Задачи и методы изучения и оценки взаимодействия подземных и поверхностных вод при оценке эксплуатационных запасов (месторождения подземных вод в речных долинах).
Задачи и методы изучения и оценки взаимодействия водоносных горизонтов при оценке эксплуатационных запасов (месторождения подземных вод в артезианских бассейнах)
Задачи и методы оценки качества подземных вод при разведке и эксплуатации месторождений. Принципы проектирования зон санитарной охраны водозаборов
водоносными горизонтами и зонами, распространенными:
- в речных долинах;
- в артезианских бассейнах;
- в конусах выноса предгорных шлейфов и внутригорных впадин;
- в ограниченных по площади структурах;
- в бассейнах и потоках грунтовых вод;
- в бассейнах и потоках субнапорных вод;
- в потоках трещинно-жильных вод;
- в таликах в области развития многолетнемерзлых пород.
Мпв в речных долинах
Равнинные – Горные (мощность 20-40 м – 400-700 м и более; песчано-глинистый – валунно-галечный; основной горизонт: часто в коренных (не в аллювии) – в самом аллюво-пролювии.
Основная «типизационная» черта – активное проявление взаимосвязи ПВ с поверхностными и отсюда – высокая доля естественных и привлекаемых ресурсов в балансе ЭЗ.
Формирование баланса Эксплуатационного водоотбора – реки чаще всего несовершенны, т.е. имеют затруднённую связь с подземными водами (
)
Как в процессе эксплуатации складывается балансовое уравнение ?
|
Рис. 7.3. Балансово-гидродинамическая схема работы водозабора у несовершенной реки |
Инверсированный естественный расход + расход привлекаемого потока :
Условие 3 рода: Чем больше S, тем больше qпр ! Практически это значит, что Естественых и Привлекаемых Ресурсов хватает для обеспечения водоотбора и, след., не нужно расходовать ЕЗ, т.е. воронка перестаёт расширяться и углубляться – СТАЦИОНАР. Обычное свойство «приречных» МПВ. Довольно БЫСТРО.
Итак, видно, что
при работе водозабора у реки важнейшим
параметром
является коэффициент
перетока
для экрана
;
или эквивалентная
длина
.
Для широких рек, в частности
-
не зависит от G.
Это основная забота при разведке этого типа месторождений.
Простейший аналитический расчёт водозаборной скважины у несовершенной реки
Видно, что, кроме проводимости (этот параметр ВСЕГДА оценивается с максимальной точностью!), для этого типа МПВ нужно НАДЁЖНО оценить параметры взаимодействия подземных и поверхностных вод
или L
– потому, что они входит в расчётные
формулы, а при использовании моделирования
– служит для расчёта специальных
дополнительных сопротивлений в “речных”
узлах модельной сетки.
НО поэтому на поисковой и оценочной стадиях нужно НАЙТИ УЧАСТКИ РЕК, где L min – почему ? чем меньше L, тем больше потенциальные дебиты скважин. Идеально - L = 0 – условие 1-го рода: напор в пласте равен напору на границе, т.е. воронка останавливается на этом контуре и не переходит на другой берег. Бывает, но относительно нечасто.
= Как решаются при разведке эти две серьёзнейшие задачи ?
Поиск «малых» L : очень часто хорошим поисковым признаком служит АНОМАЛЬНО ВЫСОКАЯ РАЗГРУЗКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД на локальных участках реки (но именно РУСЛОВАЯ, а не родники).
= маршрутные наблюдения
– характер водной растительности;
- характер донных отложений в русле;
- при зимних съемках – полыньи
= подробная гидрометрическая съёмка (в пределах точности гидрометрических работ!)
= русловая геофизика (была в Звенигороде – у гидрогеологов):
- изменение знака и величины собственного эл-потенциала донных отложений;
- резистивиметрия речной воды в сочетании с тщательным гидрохимическим опробованием;
- термометрия речной воды и – особенно – донных отложений.
Оценка параметров подрусловых экранов : очень трудная методически задача, поэтому всегда макс комплекс методов!
= ОФО: специально поставленные кустовые опытные откачки на небольшом расстоянии от реки (обычно не далее 100-200 м). Их особенности:
# до устойчивого стационара (несколько суток)
# лучи вдоль и поперек уреза реки; желательно иметь 2-3 набл.скважины на небольших расстояниях – 0.2 L0 поперёк и 0.7 L0 вдоль
# нужна “заречная” скважина (в створе ЦС на другом урезе)
# обязательно наблюдается и река, т.к. вполне возможны заметные изменения её уровня (паводки, регулирование стока), которые сопоставимы с величинами понижений от откачки.
# специальные методики обработки !
= ОФН (режимные наблюдения), т.е. естественное состояние потока, без опытного возмущения
по периодам устойчивой межени (зимней, летне-осенней)
# линейный створ скважин (не менее 2-х) поперек долины + свайный пост на реке
# по соотношению уровней между скважинами и рекой вычисляется L
(необходимые условия для выбора периода, расстановки скважин - знают из Гидрогеодинамики)
или совсем наоборот : по периодам самого активного режима уровней реки (половодье)
# такой же створ скважин и свайный пост
# для оценки L и уровнепроводности пласта используются участки активного, но монотонного изменения уровней во всей системе
= менее точные, обобщённые оценки, обычно используемые на поисково-оценочных стадиях
# для малых рек !
# по данным приращения расхода реки в межень, т.е.за счёт русловой разгрузки ПВ
#
для участка реки между двумя створами
рассчитывается линейный модуль
двусторонней разгрузки ПВ (т.е. расход
разгрузки с обоих берегов по ленте тока
шириной 1 м)
.
#
с другой стороны, это есть расход
разгрузки через подрусловой экран
,
откуда находим коэффициент перетекания
,
если известна
.
# Для оценки надо бурить прирусловые (или русловые) скважины – мелкие, до подошвы экрана, что не всегда ясно
Ещё один особый, но вполне понятный аспект оценки ЭЗ на приречных МПВ: - если планируемый водоотбор сопоставим с меженными расходами реки, то могут возникнуть ограничения экологического характера и водохозяйственные – Допустимое изъятие речного стока , Минимальный допустимый расход (МДР) – необходим для экосистем и водопользователей. – 25-мах50% от минимума основной межени.
Аналитический расчёт ущерба речному стоку
Приближённо! Не учитываются бессточные формы разгрузки и дополнительное питание (т.е. реально ущерб стоку реки меньше дебита водоотбора). Кроме того, для несовершенных рек ущерб меньше (при тех же временах).