9. Підрахунок експлуатаційних запасів підземних вод

Оцінка експлуатаційних запасів мінеральної води «Новотроїцька» проводиться за результатами трьохмісячної дослідно-експлуатаційної відкачки.

Під час підрахунків експлуатаційних запасів підземних вод враховуються наступні вимоги до якості вод та режиму експлуатації:

1. мінеральна вода водоносного горизонту обухівських відкладів, що оцінюється, на протязі розрахункового строку роботи водозабору повинна задовольняти всім вимогам ДСТУ 878-93 «Води мінеральні питні» і кондиції;

2. заявлена потреба у воді відповідно до технічного завдання складає 288м³/добу;

3. розрахунковий строк водоспоживання 27,5 років або 10⁴ діб при безперервному режимі роботи водозабору.

Оцінка експлуатаційних запасів проводиться сумісним гідравлічним і гідродинамічним методами, яка зводиться до розрахунку знижень рівнів води в свердловинах взаємодіючих водозаборів при заданому дебіті.

При проведенні дослідно-експлуатаційної відкачки із свердловини №55е чітко установлено сталий рух підземних вод до свердловини. Про це свідчить, як вказувалося вище, стабільний режим роботи свердловини, що підтверджується постійністю дебіту та динамічного рівня води в експлуатаційній свердловині №55е та стабільністю рівня у спостережній свердловині №1с. Тому, виконуючи розрахунки за умов несталого режиму експлуатації, приймаємо найбільш несприятливий варіант, тим самим створюючи додатковий запас надійності прогнозів.

Водовідбір передбачається проводити із однієї свердловини №55е.

Розрахунок експлуатаційних запасів зводиться до визначення розрахункового (S_розр.) зниження рівня води в свердловині №55е на кінцевий строк її експлуатації 27,5 років (10⁴добу) при заявленому водовідборі (288м³/добу) і порівнянні розрахункового зниження (S_розр.) з припустимим (S_прип.).

Зниження рівня води в свердловині (S_розр.) складається зі зниження (S₀) в свердловині під час її роботи як одиночної, без взаємодії, і суми знижень ( ), що викликані роботою інших свердловин водозабору, які впливають на дану свердловину:

де: – зниження в свердловині за рахунок її роботи на протязі розрахункового періоду 10⁴добу;

– зниження в свердловині за рахунок впливу водозабору №1 (ДОФТЛ «Солоний Лиман»), центр тяжіння якого у 5,0км на північ; (рис.1);

– зниження в свердловині за рахунок впливу водозабору №4 заводу мінводи, розташованого у 5 км;

– зниження в свердловині за рахунок впливу водозабору №5 (ДОФТЛ «Солоний Лиман»), розташованого у 4,5км;

– зниження в свердловині за рахунок впливу водозабору №6 дот «Орля», розташованого у 5,5км.

Експлуатаційна свердловина №66е на ділянці, обладнана на обухівський водоносний горизонт з добовим водовідбором 13м³, буде впливати на роботу свердловини №55е.

У якості розрахункових значень при оцінці запасів (св.№№55е, 66е) необхідно прийняти середнє значення km = 59 м²/добу (див.гл.8).

Зниження в свердловині за рахунок її роботи на протязі розрахункового періоду визначається по формулі Дюпюі:

де: Q_е – експлуатаційний дебіт свердловини, дорівнює 288 м³/добу;

R_n – приведений радіус впливу, що дорівнює ,

де а = 0,89·10⁵ м²/добу – коефіцієнт п’єзопровідності; R_n=44749м;

t – час роботи свердловини, що дорівнює 10⁴добу;

r₀– радіус свердловини, що дорівнює 0,095;

km – коефіцієнт водопровідності, що дорівнює 59,0м²/добу

Зниження в свердловині за рахунок впливу свердловини №66е

де: r₁ – відстань до свердловини №55е, що дорівнює 0,250 км;

km – середнє значення коефіцієнта водопровідності, що дорівнює 59м²/добу;

Q_е – водовідбір, що дорівнює 13,0 м³/добу

При оцінці впливу діючих водозаборів №№1,4,5,6 на зниження у свердловині водозабору, що оцінюється, необхідно використати середній коефіцієнт водопровідності взаємодіючих водозаборів, які, відповідно, дорівнюють 600;300;98 і 150 м²/добу [33,49,39].

km_сер. = м²/добу

Зниження в свердловині за рахунок впливу водозабору №1

де: r₁ – відстань до свердловини №55е, що дорівнює 5,0 км;

km – середнє значення коефіцієнта водопровідності, що дорівнює 287м²/добу;

Q – затверджені запаси підземних вод у відкладах обухівської світи УкрТКЗ складають 1500 тис.м³/добу [33].

Зниження в свердловині за рахунок впливу водозабору №4 затверджені запаси підземних вод в УкрТКЗ по відкладах обухівської світи складають 330 м³/добу [39], середнє значення km=287 м²/добу, відстань 5,5км.

Зниження в свердловині за рахунок впливу водозабору №5 затверджені запаси підземних вод по якому у відкладах обухівської світи складають 35 м³/добу, середнє значення km=287 м³/добу [49], відстань 4,5 км.

Зниження в свердловині за рахунок впливу водозабору №6 водовідбір підземних вод по якому у відкладах обухівської світи складає 154 м³/добу, середнє значення km = 287м²/добу [39], відстань 5,5км.

Таким чином, розрахункове зниження S_розр, на кінцевий строк експлуатації водозабору 10⁴добу дорівнює:

Допустиме зниження S_прип. складає 15,0 м.

Звідси S_прип. > S_розр. (15,0>12,19м), таким чином підраховані запаси мінеральних вод (288 м³/добу) є забезпеченими та повністю задовольняють замовлену водокористувачем потребу.

На південному сході у 550м від центру проектного водозабору є контур вод з мінералізацією більше 1,0 г/дм³. Напрямок потоку підземних вод з півдня, де мінералізація вод менше 1,0 г/дм³, на північ, де мінералізація вод – до 1,0 г/дм³ і більше. Тому у природніх умовах формування підземних вод контур некондиційних вод до ділянки водозабору наближатися не буде.

В процесі експлуатації водозабору з розрахунковою потребою 288м³/добу до нього будуть підтягуватися контури некондиційних вод. Контур просування вод визначається по формулі:

де: x – відстань просування вод до водозабору, м;

m – потужність пісковиків обухівської світи, яка дорівнює 12,6м;

– водовіддача пісковиків приймається рівною 0,025 [табл. 11-5,9]

Останні умовні позначення та їх значення приведені вище.

Отже, на кінцевий строк роботи водозабору до нього підтягнуться води з відстані 1706м, де мінералізація вод 1,6 г/дм³. Мінімальна відстань до контуру некондиційних вод з мінералізацією більше 1,0 г/дм³ складає 550м. В результаті, мінералізація води, яку відбирають на водозаборі, на кінцевий період його роботи можливо зміниться.

Визначимо термін, через який почнеться підтягування некондиційних вод більше 1,0г/дм³ до водозабору при його продуктивності 288 м³/добу по формулі:

, (9.5)

де t – розрахунковий час просування кругового контуру некондиційних вод до центру водозабору;

m – потужність пісковиків, 12,6м;

- водовіддача пісковиків, 0,025;

х – відстань до некондиційних вод, 550м.

t_р. = = 1038,89 діб 3 роки.

Отримане t_р.= 3роки (1039 діб) значно менше Т_прип. = 25-30 років (10 000діб.).

Через те, що надходження некондиційних вод з мінералізацією 1,6 г/дм³буде відбуватися з однієї східної сторони, якість змішаних вод визначається по формулі:

С = С₀+ (9.6)

де С – розрахункова мінералізація змішаної води, г/дм³;

С₀ – мінералізація води у свердловині на теперішній час, г/дм³;

С₁ – мінералізація некондиційної води, яка підтягнеться з відстані 1706м,

Звідки С = 0,7+ =0,7+0,36 = 1,06 г/дм³ 1,0 г/дм³, таким чином мінералізація змішаних вод водозабору при експлуатації його однією свердловиною буде находитись у межах встановлених кондицій.

Якість змішаних вод водозабору на розрахунковий термін експлуатації визначається також методом середньозваженого по площі контуру підтягування.

М_зм. = , (9.7)

де М_зм. – прогнозна мінералізація змішаних вод на розрахунковий термін експлуатації, г/дм³;

F₁, F₂, F₃ – площі контурів з однаковою мінералізацію в межах контуру підтягування водозабору на 27,5 річний термін експлуатації, км²;

М₁, М₂, М₃ – максимальна мінералізація вод у межах зазначених площ, г/дм³.

Розрахунок величини мінералізації змішаних вод на 27,5 річний період експлуатації водозабору складе:

М_зм. = = 1,06 1,0г/л

Таким чином мінералізація змішаних вод водозабору при експлуатації однією свердловиною буде находитись у межах встановлених кондицій.

Обґрунтування категорії експлуатаційних запасів підземних мінеральних вод на експлуатуємому водозаборі проведено згідно з положенням Інструкції із застосування класифікації запасів і ресурсів корисних копалин державного фонду надр до родовищ мінеральних підземних вод [22].

При класифікації розвіданих запасів вод відкладів обухівської світи враховані наступні умови: ступінь вивченості геологічної будови, гідрогеологічних та гідрохімічних умов ділянки робіт, повнота вивченості умов формування та забезпеченості водозабору, міра обліку в розрахункових схемах реальних гідродинамічних умов, повнота вивченості якості вод та її зміна у часі.

За ступенем складності гідрогеологічних умов розвідане родовище мінеральних вод відноситься до IІ групи.

За категорією В класифікуються запаси, що дорівнюють дебіту, отриманому в процесі трьохмісячної дослідно-експлуатаційної відкачки з деяким зменшенням до замовленої потреби (288 м³/добу).

Запаси підземних мінеральних вод, пропоновані до затвердження, приведені в таблиці 9.1.

Таблиця 9.1 – Запаси підземних мінеральних вод, пропоновані до затвердження

Запаси підземних мінеральних вод в м3/добу за категоріями					Примітка
А	В	А+В	С1	А+В+С1
1	2	3	4	5	6
мінеральна природна столова вода «Новотроїцька» водоносний горизонт у відкладах обухівської світи
-	288	288	-	288

Розвідані запаси підземних мінеральних вод по промисловій категорії повністю задовольняють заявлену в них потребу замовника- водоспоживача АТЗТ «Новомосковський завод мінводи» в мінеральній воді для промислового розливу.

Обґрунтування поповнення експлуатаційних запасів мінеральних вод обухівського

водоносного горизонту

Для родовищ ІІ групи складності джерелами формування експлуатаційних запасів мінеральних вод можуть бути природні ресурси і пружні запаси.

З природних ресурсів обухівського водоносного горизонту – гравітаційних у шарі пісковиків і пружних запасів, за рахунок стискання води під впливом напору – у формуванні водовідбору будуть приймати участь тільки пружні, що формуються у період розвитку депресії до її стабілізації. Участь гравітаційних запасів у водовідборі виключається внаслідок експлуатації горизонту у напірному режимі, тобто без осушення частини самого горизонту.

Розрахунки величини пружніх запасів, що формуються (приведені нижче), вказують на їх вкрай незначну величину.

При проведенні дослідно-експлуатаційної відкачки пружні запаси дорівнюють:

Q _пр.зап. = _дин., м³

где: _дин. – об’єм депресійної воронки, що дорівнює

_дин. = πR² , м³

де: – радіус воронки, дорівнює 1674м;

– зниження рівня, дорівнює 7,3м;

– радіус свердловини, дорівнює 0,095м;

– коефіцієнт п’єзопровідності, дорівнює 0,89∙10⁵ м²/добу

_дин. = 3,14∙ 1674 3279701м³

Q _пр.зап. = м³/добу

При проведенні дослідно-експлуатаційної відкачки на протязі 15 діб з водовідбором 312 діб пружні запаси складають:

Q _пр.зап. = = 21,37%

Природні ресурси оцінюються 2-ма способами: за витратами підземного потоку на ділянці водозабору і за модулем експлуатаційних запасів.

Витрати підземного потоку на ділянці водозабору по фронту депресії, що утворилася при проведенні дослідно-експлуатаційної відкачки розраховуються по формулі:

Q_п. = km∙В∙I, м³/добу

де: km – коефіцієнт водопровідності обухівських пісковиків, дорівнює 59 м²/добу;

І – ухил потоку підземних вод, дорівнює по карті п’єзоізогіпс 0,002;

В – ширина фронту потоку в границях ділянки водозабору, дорівнює двом радіусам

впливу дослідно-експлуатаційної відкачки

В = 2R = 2∙ 1674 = 3348м

Q_п. = 59х 3348х 0,002 = 395,06 м³/добу ≈ 395 м³/добу

За даними дослідно-експлуатаційної відкачки, що проведена при стабільному режимі і чіткій фіксації границь депресії, модуль експлуатаційних запасів складе:

М_е.з. = = = 0,41 л/сек∙км²

Високі значення природних витрат підземних вод у порівнянні з водовідбором, їх поповнення і модуля експлуатаційних запасів забезпечить швидку стабілізацію діючого водозабору АТЗТ «Новомосковський завод мінводи» і стабільний режим дослідно-експлуатаційної відкачки.