Экзаменационный билет № 10

1. Задачи, методика организации и проведения опытных наливов воды в шурфы и откачек воды из скважин. Промышленно-генетические типы месторождений подземных вод. Категоризация эксплуатационных запасов по степени их изученности.

Опытные наливы в шурфы.

Наиболее распространенным и отра­ботанным методом изучения фильтрационных свойств связных и рыхлых пород зоны аэрации являются опытные наливы в шурфы, обеспечивающие фильтрационное опробование пород на глубину до 15 м.

Суть этих опытов состоит в наблюдении за ходом инфильтрации воды из шурфов и получении характеристик инфильтрационного потока при поддержании постоянного уровня воды в шурфе в про­цессе опыта. В условиях инфильтрации воды из шурфов основ­ными действующими силами являются гидростатический напор слоя воды и капиллярное всасывание, совпадающее по направ­лению с инфильтрационным потоком. Факторами, осложняющими проведение опытной инфильтрации, являются боковое растекание инфильтрационного потока (особенно интенсивное в глинистых и суглинистых породах) и влияние на инфильтрацию защемлен­ного в породах воздуха. Эти факторы частично исключаются или учитываются при проведении опытных наливов в шурфы. При этом почти все методы определения коэффициента фильтрации по данным инфильтрации воды из шурфов основаны на расчетах по формулам установившейся фильтрации и отличаются простотой.

Значение коэффициента фильтрации k определяется как уста­новившаяся скорость инфильтрации V при напорном градиенте, равном единице (в условиях опыта l=1), k=V=Q/F, где F — пло­щадь поперечного сечения зумпфа, через которую осуществляется инфильтрация воды из шурфа с расходом Q.

При таком способе определения коэффициента фильтрации не учитываются действие капиллярных сил и боковое растекание потока. Поэтому наливы в шурфы по способу Болдырева целесооб­разно применять при опробовании хорошо проницаемых пород — крупнозернистых песков, гравийно-галечниковых отложений, тре­щиноватых пород.

Способ Н.С. Нестерова. При наливах в шурф по способу Несте­рова для уменьшения влияния капиллярных сил и бокового расте­кания на дне шурфа устанавливают концентрично два цилиндри­ческих кольца высотой 20—25 см.

В процессе опыта воду при помощи сосудов Мариотта подают в оба кольца, поддерживая в них постоянный столб воды Н₀= 10 см. При этом предполагается, что вода из кольцевого зазора между внут­ренним и внешним цилиндрами расходуется преимущественно на боковое растекание, в то время как через площадь F внутреннего кольца она расходуется на инфильтрацию в вертикальном направ­лении.

В журнале наливов фиксируют лишь расход воды через внут­реннее кольцо до его стабилизации. Строится график зависимости расхода от времени. Опыт прекращается по достижении стабилизации расхода.

Допустимо использовать упрощенную формулу k=Q/F, где Q — стабилизированный расход по внутреннему кольцу, м³/сут; F— площадь внутреннего кольца, м²; Н₀ — постоянный столб воды в кольцах, м; h_K — капиллярное давление, принимаемое равным 50% высоты капиллярного поднятия в испытуемых породах , м; l — глубина инфильтрационного проса­чивания воды под дном шурфа (определяется после окончания опыта путем бурения двух скважин в центре шурфа и в 3-4 м от него — по влажности вскрываемых в них пород), м.

Способ Н.К. Гиринского. Этот способ применяют для опреде­ления водопроницаемости мелкозернистых песков, супесей и суг­линков. Технически он воспроизводится, как и налив по способу Болдырева, через цилиндр диаметром от 30 до 50 см при посто­янном уровне и до стабилизации расхода.

Опытные наливы или нагнетания воды в скважину для опр-ия водопроницаемости и удельного водопоглащения.

Пробные откачки проводят на поисковой стадии для предварительной оценки фильтрационных свойств и качества п.в. для получения сравнительной характеристики отдельных водоносных горизонтов и различных участков. На стадиях предварительной и детальной разведки пробные откачки проводят для определения возможной производительности опытных скважин и из наблюдательных для уточнения фильтрационных свойств пород. Опытные откачки – подразделяются на одиночные, кустовые.

Одиночные – проводятся на одной или нескольких понижениях для построения графика Q=f (S), качества п.в, ориентировочной оценки, расчетных г/г параметров.

Кустовые – для определения расчетных параметров, изучения ГУ, определения величин срезок, качества п.в.

Методика проведения опытных откачек (выбор типа откачек, количество и положение наблюдательных скважин, количества ступеней S, их последовательность) определяется проектом работ.

Общее требование к откачкам: откачки должны быть непрерывными; их необходимо проводить или с постоянным Q или с постоянным понижением S; после откачки выполняется восстановление уровня;

Опытно-эксплуатационные откачки проводятся из одной или группы скважин при разведке месторождений в сплошных и весьма сплошных гидрогеохимических условиях, которые могут быть отражены в виде расчетной схемы. Их цель: установление закономерности изменений УПВ или их качества при заданном водоотборе Количество ступеней расхода определяется проектом. В большинстве случаев целесообразно проводить откачку при одном, максимально возможном дебите. Продолжительность опыта должна быть достаточной для оценки влияния всех известных границ пласта (до 1,5-2 и более месяцев). Дебит чаще всего задается близкий к проектному.

Состав первичной документации ОФР

1. Журнал регистрации уровня и дебита скважин (маршрут и время посещения скважин) в течении ОФР

2. Первичная регистрация H и Q в полевом журнале (журнал откачки).

3. Построение хронологических графиков S = f (t), Q = f (t), а также S = f (lnt), S = f (lnr) и пр.

В настоящее время действует СанПиН 2.1.4 .1074 – 01 «Вода питьевая»

Промышленно-генетический тип	Подтип	Класс (группа)
I. Месторождения речных долин	А. м-ия в широких речных долинах, приуроченные к водоносным горизонтам в аллювиальных, иногда – коренных отложениях, если последние прорезаются руслом реки. Б. М-ия в узких речных долинах, приуроченные к водоносным горизонтам, заключенным, как правило, в коренных трещиноватых породах и отделенные от рек слабопроницаемым слоем или другими водоносными горизонтами. В. М-ия в погребенных и древних долинах	а. м-ия, где ЭЗ полностью обеспечиваются поверхностным стоком реки; б. м-ия, где в меженный период или в течение цикла маловодных рек ЭЗ полностью или частично формируются за счет сработки ЕЗ, а в период паводков происходит восполнение сработанных запасов. Классы «а» и «б» повторяются. а. на месте древней долины есть современный водоток, б. современного водотока нет
II. Месторождения артезианских бассейнов платформенного типа	А. М-ие расположено в центральной части бассейна. Б. М-ие расположено в краевой части артезианского бассейна.	а. ЭЗ формируются в основном за счет упругих запасов, б. ЭЗ формируются в значительной мере за счет перетекания из вышележащих толщ через гидравлические окна.
III. М-ия конусов выноса предгорных шлейфов и межгорных впадин	А. М-ия на площади периферийных конусов выноса. Б. М-ия на площади внутридолинных конусов выноса.
IY. М-ия ограниченных по площади структур и массивов трещинных и трещинно-карстовых пород и зон тектонических нарушений	А. М-ия, не связанные с поверхностными водотоками. Б. М-ия, связанные с поверхностными водотоками	По типу коллектора в обоих подтипах выделяются следующие группы месторождений: 1. в трещинно-карстовых массивах карбонатных пород 1.1. в формациях карбонатных пород платформенного типа, 1.2. в формациях карбонатных пород горноскладчатого типа; 2. в зонах тектонических нарушений; 3. в зонах трещиноватости интрузивных и метаморфических пород.
Y. М-ия артезианских бассейнов горноскладчатого типа.		а. м-ия, формирующиеся в замкнутых изолированных бассейнах; б. м-ия, формирующиеся в открытых бассейнах, имеющие связь с сопряженными обводненными структурами.
YI. М-ия песчаных массивов	А. М-ия песчаных массивов пустынь и полупустынь. Б. М-ия песчаных массивов зандровых равнин.
YII. М-ия межморенных флювиогляциальных отложений
YIII. М-ия в области развития многолетнемерзлых пород	А. М-ия грунтовых вод (надмерзлотные воды) песчано-галечниковых аллювиальных отложений на площади подрусловых таликовых зон. Б. М-ия напорных вод (подмерзлотные воды) на площади частично промороженных мелких артезианских бассейнов. В. М-ия напорных трещинно-жильных (межмерзлотных) вод сквозных таликовых зон крупных тектонических нарушений горно-складчатых областей.	а. м-ия в современных речных долинах крупных рек, б. м-ия в пределах древних речных долин с периодически действующими потоками и ограниченной площадью таликовой зоны. а. м-ия на площади мелких складчатых структур; м-ия на площади частично промороженной трещиноватой зоны выветривания коренных пород.

Запасы подземных питьевых и технических вод различных категорий подсчитываются в соответствии с требованиями раздела II «Классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресур­сов подземных вод» и общими положениями, приведенными в Инструкции:

Запасы категории А подсчитываются на разведан­ных (после проведения стадии разведки) или разрабатываемых месторождениях (участках) применитель­но к намечаемой схеме нового или реконструируемого водозабора:

• по фактической производительности действующих водозаборов;

• по расчетной производительности действующих водозаборов в пределах двойной экстраполяции фактического водоотбора на мес­торождениях 1-й группы;

• по расчетному дебиту опробованных опытными откачками проектных выработок в пределах тройной экстраполяции на месторождениях 1-й группы;

• по фактическому дебиту выработок, одновременно опробован­ных опытно-эксплуатационными откачками при установившихся гид­родинамическом и гидрохимическом режимах на месторождениях 3-й группы;

• по среднесуточному дебиту родников вероятностью превыше­ния 95 %, если эксплуатация предусматривается путем прямого каптирования родников. При этом расчетные дебиты родников должны быть обоснованы результатами многолетних наблюдений за их режимом.

При подсчете запасов подземных вод категории А в расчетной схеме учитываются только те источники формирования эксплуата­ционных запасов, которые достоверно установлены и оцененыколи­чественно по опыту эксплуатации подземных вод или по данным раз­ведочных гидрогеологических работ.

Запасы категории В подсчитываются на разведан­ных (после проведения стадии разведки) или разрабатываемых месторождениях (участках) применитель­но к намечаемой схеме нового или реконструируемого водозабора:

— по расчетной производительности действующих водозаборов в пределах тройной экстраполяции фактического водоотбора на место­рождениях 1-й группы и двойной экстраполяции на месторождениях 2-й группы (за вы­четом запасов категории А);

— по расчетной производительности действующих водозаборов, не превышающей фактически достигнутого водоотбора, на месторож­дениях 3-й группы;

— по фактическому дебиту выработок, одновременно опробован­ных опытно-эксплуатационными откачками, на месторождениях 3-й группы подтверждении;

— по среднесуточному дебиту родников вероятностью превыше­ния 95 %, если эксплуатация предусматривается путем прямого каптирования родников, при этом расчетные дебиты родников должны быть обоснованы результатами наблюдений за их режимом продолжительностью не менее года с использованием данных многолетних наблюдений по родникам-аналогам.

При подсчете запасов подземных вод категории В в расчетной схеме учитываются только те источники формирования эксплуатационных запасов, которым дана общая количественная оценка по опыту эксплуатации подземных вод или по данным разведочных гидрогеологических работ.

Запасы категории С₁ подсчитываются:

— по расчетной производительности водозаборов, определенной по ограниченному объему фактических данных опробования вырабо­ток на месторождениях 1-й и 2-й групп (за вычетом запасов категорий Аи В);

— по расчетному дебитуразновременно опробованных выработок с учетом их взаимодействия и в пределах приближенно установленной величины обеспеченности эксплуатационных запасов на месторож­дениях 3-й группы;

— по расчетному дебиту выработок, одновременно опробованных опытно-эксплуатационными откачками, в пределах полуторной эк­страполяции фактически достигнутого дебита и приближенно установленной величины обеспеченности эксплуатационных запасов на месторождениях 3-й группы (за вычетом запасов категорий А и В);

— по минимальному суточному дебиту родников, установленному по данным периодических замеров в меженный период и приведенному к 95 % вероятности превышения по данным наблюдений за режимом родников-аналогов или изменением различных метеорологи­ческих факторов

Запасы категории С₂ подсчитываются:

— по расчетной производительности водозаборов на основании данных опробования единичных выработок в пределах общего баланса подземных вод;

— по аналогии гидрогеологических условий с более полно изу­ченными площадями;

— по экстраполяции к запасам более высоких категорий в пределах общей величины обеспеченности эксплуатационных запасов подземных вод.