|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Бурение скважин | Технология | Цены | Фото и видео | Техническая литература | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
Особенности оценки эксплуатационных запасов подземных вод для целей орошения |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Техническая литература Станок для бурения БУР-50:  | Особенности оценки эксплуатационных запасов подземных вод для целей орошения Основным отличием оценки эксплуатационных запасов подземных вод для целей орошения земель является необходимость учета прерывистого режима водоотбора. Известно, что водозаборы подземных вод при орошении эксплуатируются только в вегетационный период, причем и в период вегетации расход водозаборов также не остается постоянным. Учет прерывистого режима эксплуатации при работе водозаборов в гидрогеологических условиях, отвечающих расчетным схемам неограниченных пластов и пластов, ограниченных непроницаемыми контурами, где основным источником формирования эксплуатационных запасов являются естественные запасы, целесообразно проводить с использованием следующего приближенного приема. Реальное изменение водоотбора в течение всего расчетного периода схематизируется таким образом, при котором принимается, что все годы, кроме последнего, водозабор работает непрерывно со среднегодовой производительностью, а в последний год учитывается истинный график водоотбора. При этом конец расчетного периода должен совпадать с концом периода максимального водоотбора. Расчетная зависимость для случая, при котором в последний год учитываются два периода водозабора с разными значениями дебита Qi и Q2, может быть представлена в следующем виде: Rn = 1,5 Yak, (16.97) где Qcp — среднегодовой дебит водозабора; t — время работы водозабора с дебитом Qcp принимается равным (п—1)365 (п — число лет, на которое рассчитывается водозабор); Qі и Q2 — СООТВеТСТВеННО Дебит Водозабора В ПерИОДЫ Времени И QСр определяется по формуле п Qcp = Е QJil365. (16.98) 1=1 Формула (16.101) справедлива для моментов времени, отвечающих критериям, приведенным для формулы (12.1), а для ограниченных пластов и условиям, указанным в формуле (16.-18) (при AL = 0) и (16.11), (16.13). Обычно первый член уравнения (16.41) в связи с большой величиной t позволяет использовать приведенные расчетные зависимости. Второй и третий члены уравнения (16.41) могут не отвечать временным ограничениям. В этих случаях для расчетов следует пользоваться графиками, приведенными в работе Н. Н. Биндемана и Л. С. Язвина [4]. Если в формировании эксплуатационных запасов подземных вод существенную роль играют естественные и искусственные ресурсы (например, краевые части артезианских бассейнов, конусы выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин), то в зависимости от площади месторождения и размещения водозаборов на этой площади могут быть даны следующие рекомендации по оценке эксплуатационных запасов подъемных вод с учетом прерывистого режима для целей орошения земель. 1. Для месторождений очень большой площади, при расположении водозаборов на значительных расстояниях от контуров естественной разгрузки подземных вод учет прерывистой эксплуатации проводится так же, как это показано выше. Естественные ресурсы при этом не учитываются. 2. Для месторождений небольшой площади при расположении водозаборов вблизи зоны естественной разгрузки,подземных вод проектный среднегодовой дебит водозабора не должен превышать общую величину естественных и искусственных ресурсов. В этом случае расчет водозаборов можно проводить по схеме полуограниченного пласта с контуром постоянного напора в зоне естественной разгрузки. В сложных гидрогеологических условиях для оценки запасов целесообразно применение метода математического моделирования. 3. При расположении участков водозаборов вблизи областей естественной разгрузки и среднегодовых дебитах, превышающих естественные ресурсы подземных вод, независимо от размеров месторождения, оценку эксплуатационных запасов следует проводить с применением методов математического моделирования. В настоящее время расчет водозаборов для орошения в тех случаях, когда общий отбор воды в году не превышает годовых естественных ресурсов, часто проводится только на расчетный срок, равный вегетационному периоду. При этом должно быть доказано, что в невегетационный период будет происходить полное восполнение сработанных запасов. Если строгих доказательств восполнения запасов нет, то этот методический прием является сугубо приближенным и может быть рекомендован только для ориентировочных оценок по низким категориям (Сі и С2). В заключение отметим необходимость изучения в каждом конкретном случае разведки месторождений балансовой структуры эксплуатационных запасов подземных вод. Под балансовой структурой следует понимать соотношение генетически различных количественных категорий подземных вод, формирующихся при эксплуатации водозаборного сооружения. Как отмечалось выше, такими источниками формирования балансовой структуры могут быть естественные ресурсы, естественные запасы, упругие запасы, привлекаемые ресурсы и искусственное восполнение эксплуатационных запасов подземных вод. Оценка балансовой структуры эксплуатационных запасов подземных вод необходима для того, чтобы обеспечить выбор более целенаправленного проведения различных видов разведочных работ на изучаемом объекте. Как неоднократно подчеркивалось, в естественных условиях залегания любой водоносный горизонт в гидродинамическом отношении представляет собой сбалансированную систему. Подземные воды в этой системе имеют свои области и источники питания, установившиеся взаимоотношения водоносных пород с окружающей средой, области накопления и естественного стока. При эксплуатации водозаборного сооружения в пределах площади его влияния неизбежно происходит принципиальная перестройка структуры естественно сбалансированной водоносной системы. В общем виде характер этого изменения может быть выражен уравнением, предложенным Р. С. Штенгеловым в 1978 г.: Qa = —^г—Ь AQp + AQn, (16.99) где Q3 — эксплуатационный дебит водозаборного сооружения за время Т; Д1/е — изменение объема воды в пласте за время эксплуатации; AQP; AQn — соответственно изменение расхода естественной разгрузки и питания водоносного горизонта в пределах области депрессионной воронки. Рассмотрим несколько примеров формирования балансовой структуры эксплуатационных запасов подземных вод на водозаборных участках, расположенных в условиях различных месторождений. На месторождении подземных вод речных долин, где подземные воды гидравлически связаны с поверхностными водами (подпертый режим фильтрации из реки), может быть принята расчетная схема полуограниченного пласта, в которой реку рассматривают как границу с постоянным напором.'При наличии естественного потока в водоносном горизонте в начальный период эксплуатации дебит водозабора формируется за счет естественных запасов пласта, затем по мере развития депрессионной воронки будут вовлекаться естественные ресурсы; наконец, при достижении депрессией границы пласта у реки на водозаборе начнется береговая инфильтрация, т. е. привлечение поверхностных вод, падение уровня в скважинах замедлится, а затем через определенное время уровни стабилизируются, наступит стационарный режим фильтрационного потока. В этих условиях дебит водозабора будет формироваться за счет двух источников— естественных и привлекаемых ресурсов. При этом в реальных условиях роль привлекаемых ресурсов будет намного существеннее, чем естественных ресурсов надземных вод водоносного горизонта. В работе [5] приводятся расчетные данные, характеризующие изменение во времени эксплуатационных запасов подземных вод (по отдельным источникам их формирования) для инфиль- трационного водозабора, представляющего собой линейный ряд скважин большой протяженностью, расположенного вдоль берега реки на расстоянии 100 м от нее. Расчеты были выполнены при значении коэффициента уровнепроводности 4 • Ю3м2/сут. В табл. 17 приводятся результаты расчетов. Как следует из данных таблицы, начиная с десятых суток работы водозабора, его дебит существенно формируется за счет привлекаемых запасов — вначале 62, а затем до 87—90 %. Отсюда следует очень важный вывод о том, что в процессе разведки такого типа месторождения основное внимание должно быть уделено изучению фильтрационных свойств водоносного горизонта, условий взаимосвязи подземных и поверхностных вод, определению основных гидрогеологических параметров, характеризующих эти связи (Л0, AL, k0, mo), режима речного стока, а также качества поверхностных вод. На участках инфильтрационного водозабора может произойти отрыв депрессионной воронки от реки. После отрыва уровня от подошвы русловых отложений реки и возникновения свободного режима фильтрации на водозаборном участке произойдет перестройка механизма формирования привлекаемых запасов и их количественные изменения в общей балансовой структуре. При незначительном сопротивлении подрусловых отложений реки основное значение в балансовой структуре эксплуатационных запасов подземных вод на водозаборном сооружении принадлежит привлекаемым ресурсам. В таких условиях можно рассчитывать на организацию сосредоточенного водоотбора. При слабой водопроницаемости подрусловых образований роль привлекаемых ресурсов на водозаборном участке таким образом может быть снижена, целесообразно поэтому создавать в таких условиях рассредоточение водозаборной системы
Учитывая эти важные положения, в процессе изучения месторождения целесообразно выполнять предварительные расчеты дебита водозаборных сооружений. Результаты такой предварительной оценки могут позволить обосновать наиболее рациональный комплекс и объемы разведочных работ нагместорождении. На тех же месторождениях подземных вод речных долин, но в условиях затрудненной гидравлической связи с поверхностными водами, а также в тех случаях, когда поверхностный сток действует в году периодически, формирование источников эксплуатационных запасов на инфильтрационном водозаборе будет иметь более сложный характер. В период действия поверхностного потока, намного превышающего производительность водозабора, дебит его будет формироваться, как и в предыдущем случае, путем привлекаемых и естественных ресурсов. В период же отсутствия в реке поверхностного стока на водозаборном участке будет происходить сработка естественных запасов подземных вод, накопленных в продуктивном горизонте в водоносных породах вышележащего слоя. В паводковое время сработанные запасы могут быть возобновлен^. Все это необходимо учитывать при разведке месторождений. В работе [5] приводятся расчеты источников формирования эксплуатационных запасов подземных вод, выполненные для различных фильтрационных схем, применительно к следующим гидрогеологическим условиям: Расчетная схема I — нижний водоносный напорный пласт, верхний — безнапорный (разделяющие слои слабопроницаемые), при эксплуатации происходит снижение уровня в верхнем пласте (путем перетекания); Расчетная схема II — оба водоносных пласта являются напорными (разделяющие слои являются слабопроницаемыми). Расчеты запасов выполнены для условий, когда водозабор заложен в нижнем водоносном горизонте. Параметр слабопроницаемого слоя k0/m0 принят равным Ю-"4 1/сут; водоотдача безнапорного пласта принята — 0,1; упругая водоотдача напорного пласта — 0,001. Результаты расчета приведены в табл. 18.
Как видно из приведенных примеров, для первой расчетной схемы в формировании эксплуатационных запасов подземных вод на водозаборе существенную роль играют привлекаемые ресурсы со стороны безнапорного водоносного горизонта; для второй — привлекаемые ресурсы составляют 50%. Таким образом, балансовая структура эксплуатационных запасов подземных вод на площади влияния будущего водозабора для каждого конкретного месторождения будет определяться некоторыми особенностями геолого-гидрогеологических и гидрологических условий. Особенности формирования источников эксплуатационных запасов подземных вод различных типов месторождений оказывают влияние на методику их разведки и оценку разведочных запасов. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||