Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Поиски и разведка подземных вод и мероприятия по их охране от загрязнения и истощения. Учебное пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
1 Мб
Скачать
сохранения которой на последующий период эксплуатации подтверждена соответствующими прогнозными расчетами;
2) качество подземных вод соответствует требованиям их целевого использования, определенным и согласованным в установленном порядке, и обоснована возможность его сохранения на последующий срок эксплуатации водозабора;
3) организованы зоны и округа санитарной охраны (питьевые подземные воды) и округа горно-санитарной охраны (минеральные подземные воды) водозаборных сооружений в соответствии с законодательством Российской Федерации в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения и о природных лечебных ресурсах, лечебно­оздоровительных местностях и курортах.
Запасы категории В выделяются на месторождениях и участках недр, в пределах которых имеются действующие водозаборные сооружения (переоценка запасов), а также на разведанных месторождениях или участках недр питьевых, технических и минеральных подземных вод 1 и 2 групп сложности по геолого-гидрогеологическим условиям. Запасы категории В должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) геолого-гидрогеологические, физико-географические, водохозяйствен­ные, экологические и другие условия и показатели изучены с детальностью, обеспечивающей создание природной гидрогеологической (при необходимости и математической) модели месторождения или участка недр и примыкающей зоны влияния отбора подземных вод в процессе эксплуатации;
2) возможны достоверная оценка источников формирования эксплуатационных запасов и выполнение прогнозных расчетов изменения основных показателей при эксплуатации;
3) качество подземных вод изучено в необходимых объемах с деталь­ностью, позволяющей установить соответствие установленным требованиям в зависимости от целевого назначения воды, и выполнен прогноз сохранения необходимого качества воды в течение расчетного срока эксплуатации водозаборного сооружения;
4) определены необходимые исходные данные для обоснования размеров зон и округов санитарной (горно-санитарной) охраны водозаборных сооружений для добычи подсчитанных запасов подземных вод;
5) оценено возможное влияние водозаборных сооружений на окру­жающую среду, на действующие водозаборные сооружения, а также на место­рождения подземных вод нераспределенного фонда недр, учитываемые в государственном балансе;
6) параметры и показатели, на основе которых выполнен подсчет запасов, определены по результатам бурения и опробования скважин (в том числе кустов скважин), геофизических, гидрометрических и других видов исследований.
71
Запасы категории С1 выделяются на вновь выявленных и оцененных
месторождениях питьевых, технических и минеральных подземных вод независимо от группы сложности месторождений по геолого­гидрогеологическим условиям. Запасы этой категории также могут выделяться в пределах ранее разведанных и учитываемых в государственном балансе месторождений нераспределенного и распределенного фонда недр (при переоценке их запасов), а также на участках недр с действующими водозаборными сооружениями по добыче подземных вод, не имеющих включенных в государственный баланс запасов, при подсчете запасов на таких участках. Запасы категории С1 должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) геолого-гидрогеологические, физико-географические, водохо­зяйственные, экологические и другие условия и показатели изучены с детальностью, обеспечивающей создание природной гидрогеологической (при необходимости математической) модели месторождения или участка недр и примыкающей зоны влияния отбора подземных вод в процессе эксплуатации; возможны ориентировочная оценка источников формирования запасов и выполнение прогнозных расчетов изменения основных показателей при эксплуатации;
2) качество подземных вод изучено в объемах и детальностью, позволяющих с удовлетворительной достоверностью установить соответствие установленным требованиям в зависимости от целевого назначения воды, и выполнить предварительные прогнозы сохранения качества воды или пределы его изменений в течение расчетного срока эксплуатации;
3) определены предварительные исходные данные для обоснования зон и округов санитарной (горно-санитарной) охраны водозаборных сооружений для добычи посчитанных запасов подземных вод в установленном порядке;
4) предварительно оценено возможное влияние отбора подземных вод на окружающую среду, действующие в зоне влияния водозаборные сооружения, а также на месторождения подземных вод нераспределенного фонда недр, учитываемые в государственном балансе;
5) параметры и показатели, на основе которых выполняется подсчет запасов применительно к предварительной схеме (схемам) проектных водозаборных сооружений, определены по результатам бурения и опро­бования преимущественно одиночных гидрогеологических скважин (в редких случаях – кустов скважин), геофизических, гидрометрических и других видов исследований.
Запасы категории С
выделяются на вновь выявленных и оцененных
2
месторождениях питьевых, технических и минеральных подземных вод независимо от группы сложности месторождений по их геолого­гидрогеологическим условиям. Запасы этой категории могут выделяться
72
в пределах ранее разведанных и учитываемых в государственном балансе месторождений нераспределенного и распределенного фонда недр (при переоценке запасов), а также на участках недр с водозаборными сооружениями по добыче подземных вод, не имеющих включенных в государственный баланс запасов, при подсчете запасов на таких участках. Запасы категории С2 должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1) геолого-гидрогеологические, физико-географические, водохо­зяйственные, экологические и другие условия изучены с детальностью, позволяющей разработать приближенную природную гидрогеологическую (в редких случаях – и математическую) модель месторождения или участка недр и прилегающей зоны влияния отбора подземных вод при эксплуатации, оценки воздействия на участок недр других водозаборных сооружений и ранее разведанных месторождений, учитываемых в государственном балансе, а также предварительный подсчет запасов для обобщенных условных схем водозаборных сооружений;
2) качество подземных вод изучено в объемах и с детальностью, обеспечивающей предварительное установление возможности использования запасов по соответствующему целевому назначению;
3) предварительно оценено возможное влияние отбора подземных вод на окружающую среду, действующие водозаборные сооружения, а также на месторождения подземных вод, нераспределенного фонда недр, учитываемые в государственном балансе;
4) параметры и показатели, на основе которых выполняется подсчет запасов применительно к условной схеме (схемам) водозаборных сооружений, определены по результатам бурения и опробования поисковых гидрогеологических скважин, геофизических, гидрометрических и других исследований, по аналогии с другими разведанными и разрабатываемыми месторождениями подземных вод.
При подсчете запасов питьевых, технических и минеральных подземных вод и их классификации по категориям должны использоваться различные методы (гидродинамический, гидравлический, комбинированный, математического моделирования и др.) и оцениваться достоверность определения исходных параметров и результатов подсчета.
Прогнозные ресурсы питьевых, технических и минеральных подземных вод водоносных горизонтов в пределах артезианских гидрогеологических структур различных порядков (или их частей), бассейнов речных долин, а также водоносных зон в пределах гидрогеологических складчатых областей по степени их обоснованности подразделяются на:
прогнозные ресурсы категории Р
прогнозные ресурсы категории Р
1
2
прогнозные ресурсы категории Р3.
73
Прогнозные ресурсы категории Р1 учитывают возможность
увеличения запасов на разведанных или оцененных месторождениях подземных вод или перспективных для постановки поисково-оценочных работ участках недр.
Для количественной оценки ресурсов категории Р1 используются обоснованные гидрогеологические представления о геолого-гидрогеоло­гических условиях, возможных величинах гидрогеологических параметров, обеспеченности источниками формирования запасов, о вероятном качестве подземных вод. Оценка прогнозных ресурсов категории Р
основывается
1
на результатах геологических, гидрогеологических гидрохимических, гидрометрических работ и исследований в районах разведанных и оце­ненных месторождений, а также на перспективных для выявления месторождений участках недр.
Подсчет прогнозных ресурсов категории Р1 производится гидро­динамическим методом применительно к обобщенным условным схемам водозаборов различной конструкции, балансовым и другими методами.
Прогнозные ресурсы категории Р
учитывают возможность выявления
2
в пределах артезианских гидрогеологических структур различных порядков, речных бассейнов и перспективных участков недр месторождений питьевых, технических и минеральных подземных вод, возможное наличие которых основывается на результатах среднемасштабных гидрогеологических съемок и другой информации, полученной при геофизических, гидрохимических и других исследованиях.
Прогнозные ресурсы категории Р2 подсчитываются гидродина-
мическим методом применительно к обобщенным схемам водозаборных сооружений или экспертным путем.
Прогнозные ресурсы категории Р3 учитывают потенциальную
возможность территорий в пределах гидрогеологических структур различных порядков, территорий субъектов Российской Федерации наличия и выявления перспективных участков недр для постановки поисковых и поисково-оценочных работ для выявления месторождений питьевых, технических и минеральных вод. Оценки прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных вод категории Р3 основываются на результатах мелкомасштабных гидрогеологических съемок и других видах геологических, гидрогеологических, геофизических и иных работ и исследований.
Количественная оценка прогнозных ресурсов категории Р3 производится без привязки к конкретным объектам.
Прогнозные ресурсы категории Р3 используются для оценки общей обеспеченности территорий водными ресурсами подземных вод, разработки схем комплексного использования и охраны водных объектов.
Группы запасов питьевых, технических и минеральных подземных вод по условиям возможности использования по целевому назначению.
74
По условиям возможности использования запасов питьевых, технических и минеральных подземных вод по заданному целевому назначению в течение расчетного срока эксплуатации и подлежащих государственному учету, запасы подразделяются на две основные группы, подлежащие раздельному подсчету и учету: балансовые и забалансовые [3]:
К балансовым запасам, питьевых и минеральных подземных вод относятся запасы подземных вод, которые по своему химическому соста­ву соответствуют требованиям, установленным законодательством Россий­ской Федерации в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения и о природных лечебных ресурсах, лечебно­оздоровительных местностях и курортах, а также имеется возможность организации зон и округов санитарной (горно-санитарной) охраны проектных водозаборных сооружений по добыче подземных вод.
К забалансовым запасам относятся запасы питьевых и минеральных подземных вод, качество которых по ряду показателей не соответствует установленным требованиям и (или) на момент подсчета запасов отсутствуют условия для создания зон и округов санитарной (горно-санитарной) охраны проектных водозаборных сооружений.
Забалансовые запасы месторождений подсчитываются и учитываются в случаях наличия перспективы разработки методов водоподготовки для доведения качества воды до установленных требований и возможности организации в дальнейшем зон и округов санитарной (горно-санитарной) охраны. Для технических подземных вод забалансовые запасы не выделяются и не учитываются.
Оценка балансовой принадлежности питьевых и минеральных подземных вод производится при проведении государственной экспертизы запасов, подсчитанных по результатам геологоразведочных работ, и с учетом соответствия химического состава подземных вод требованиям, устанавливаемым законодательством Российской Федерации в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения и о природных лечебных ресурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах.
1.6.2. Методы оценки эксплуатационных запасов
Оценка эксплуатационных запасов подземных вод может, производится гидродинамическим, гидравлическим, балансовым методами, методом гидрогеологической аналогии либо комплексом перечисленных методов [10].
Гидродинамические методы основаны на решении дифференциальных уравнений фильтрации подземных вод. Для простых гидрогеологических условий решения этих уравнений реализуются в виде аналитических расчетов. В сложных гидрогеологических условиях решение дифференциальных уравнений осуществляется методом математического моделирования.
75
Основными достоинствами этого метода являются:
1. Дифференциальные уравнения гидродинамически учитывают одновременно фильтрационное сопротивление движению подземных вод в пласте воды и баланс в каждом бесконечно малом элементе потока, а при интегрировании уравнений – в потоке в целом в пределах заданных при расчетах его границ.
2. При использовании методов математического моделирования они не накладывают ограничений на сложность гидрогеологических условий (неод­нородность фильтрационных и емкостных свойств, геометрические очертания и характер границ пластов, количество водоносных горизонтов в многопла­стовой системе, изменчивость условий питания, разгрузки и т.д.) в пределах оцениваемого объекта.
Гидродинамические методы имеют определенные недостатки, ограничивающие их применение для целей оценки ЭЗПВ. Эти недостатки связаны с тем, что практическая точность результатов оценки эксплуатационных запасов по формулам гидродинамики зависит от точности определения исходных фильтрационных параметров (коэффициентов фильтрации, водопроводимости, уровне- и пьезопроводности упругой и свободной водоотдачи и т.д.) и граничных условий.
Гидравлические методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод основаны на непосредственном использовании данных откачек из скважин или опыта эксплуатации действующих водозаборных сооружений. Практический расчет водозабора гидравлическим методом сводится к экстраполяции экспериментальных данных по кривым дебитам (графикам зависимости дебита от понижения) или эмпирическим графикам зависимости понижения от времени.
Основным достоинством гидравлических методов расчетов является, то, что при их использовании не требуется определения расчетных гидрогеологических параметров водоносного горизонта, количественного описания начальных и граничных условий. Исходными расчетными характеристиками являются фиксированные дебиты и понижения уровней воды при опытных и опытно-эксплуатационных откачках, которые обобщенно учитывают усредненные фильтрационные свойства горизонта, дополнительное сопротивление движения воды в скважине и прискважинной зоне, а также отклонение от линейного закона фильтрации.
Недостатком гидравлических методов является и то, что возможности экстраполяции опытных данных по эмпирическим зависимостям ограничены. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации даже при постоянном водоотборе, при росте воронки депрессии граничные условия подземного потока могут суще ственно измениться по сравнению с условиями при откачке. Поэтому эмпирическая зависимость между дебитом и понижением или понижением и временем при экс­плуатации может отличаться от зависимости, установленной в ходе опытных работ.
-
76
Гидравлические методы целесообразно использовать для
2
r
2,25at
lg
km
0,183Q
2
r
2,25at
ln
4ððk
Q
S ==
приближенных расчетов в весьма сложных гидрогеологических условиях, где гидродинамические методы практически неприменимы.
Балансовые методы применяются для оценки эксплуатационных запасов на основе составления баланса подземных вод в районе работы водозаборного сооружения. С помощью этого метода можно оценить среднее понижение уровня в балансовом районе на конец расчетного периода эксплуатации водозаборного сооружения. Однако только балансовые методы позволяют получить характеристику обеспеченности восполнения эксплуатационных запасов подсчитанных другими методами.
Рассмотренные методы оценки эксплуатационных запасов (гидродинамические, гидравлические, балансовые) имеют свои преимущества и недостатки. Поэтому для оценки эксплуатационных запасов подземных вод могут использоваться как один из этих методов, так и все совместно или в различных комбинациях. Выбор методов зависит от конкретных гидрогеологических условий и от степени их изученности.
Оценка прогнозных эксплуатационных запасов и прогнозной производительности проектируемого водозабора. Оценка прогнозных экс-
плуатационных запасов сводится к определению понижения в центре водозабора (Sр) к концу срока эксплуатации, которое не должно превышать допустимой ве­личины (Sд). Расчетный срок эксплуатации принимается 10 000 суток (27,5 лет).
Основными расчетными гидрогеологическими параметрами при определении прогнозной производительности водозабора являются: коэффициент фильтрации, коэффициент водопроводимости, мощность водоносного горизонта и допустимое понижение уровня.
Величина расчетного понижения в условиях «неограниченного пласта» определяется по формуле:
где Qпр –проектная производительность водозабора, м3/сутки;
кm – коэффициент водопроводимости, м2/сутки; а – коэффициент пьезопроводности; t – расчетный срок эксплуатации водозабора, сутки; r – радиус большого колодца, м.
При линейной схеме расположения скважин: r = 0.2 L; при площадной схеме расположения скважин: r = 0.16 Р; при кольцевой системе расположения скважин: r = R.
где L– длина реального ряда скважин при линейной системе;
Р – периметр площади расположения скважин при площадной системе; R– радиус кольца, по которому расположены скважины.
77
В основу определения прогнозной производительности водозабора
rR
kmS
Q
ïð
ä
/lg
2
π
=
положен гидродинамический метод и формула ВСЕГИНГЕО:
где Qпр– прогнозная производительность водозабора, м3/сутки;
km– коэффициент водопроводимости, м2/сутки;
– допустимое понижение, м:
S
д
Rпр– радиус влияния (приведенный радиус) скважины, м R – радиус большого колодца, м
Приведенный радиус находится по формуле:
Величина допустимого понижения принимается равной напору над кровлей водоносного горизонта:
= Нк -Н
S
д
ст
где Нк– глубина залегания кровли водоносного горизонта, м;
Нст – глубина залегания статического уровня, м.
Контрольные вопросы:
1. С какой целью выполняется оценка эксплуатационных запасов под-
земных вод.
2. Типы водозаборов подземных вод.
3. Группы месторождений подземных вод.
4. Категории месторождений подземных вод.
5. Категории запасов и ресурсов подземных вод.
6. Что такое балансовые и забалансовые запасы подземных вод.
7. Методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод.
1.7. ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАПАСОВ ПИТЬЕВЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПО УЧАСТКАМ НЕДР,
ЭКСПЛУАТИРУЕМЫМ ОДИНОЧНЫМИ ВОДОЗАБОРАМИ
1.7.1. Основные понятия и общие положения
Автономный эксплуатационный участок недр - участок недр с запасами, прошедшими государственную экспертизу, расположенный вне пределов месторождений подземных вод, эксплуатируемый или предназначенный для эксплуатации одиночным водозабором.
Водозабор (водозаборные сооружения) – инженерные сооружения для забора подземных вод.
Геологический отвод – участок недр, представляемый в пользование для их геологического изучения и имеющий установленные в лицензии гра­ницы площади изучения и ограничения по глубине.
78
Геологическое изучение недр – вид пользования недрами, включающий поиск и оценку месторождений подземных вод.
Горный отвод – участок недр (геометризированный блок недр), пред­ставляемый в пользование для добычи (а, в необходимых случаях – разведки и добычи) полезных ископаемых, в т.ч. – подземных вод.
Государственная экспертиза эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод – заключение органа государственной экспертизы
о степени изученности участка недр и промышленной значимости разведанных запасов. Заключение государственной экспертизы является основанием для постановки запасов на государственный учет. Органами государственной экспертизы являются МПР России и его территориальные органы.
Добыча подземных вод – изъятие из недр воды как самостоятельного материального продукта для ее дальнейшего использования в заданных целях.
Зона санитарной охраны водозабора подземных вод- территория, включающая источник водоснабжения, в пределах которой осуществля­ются специальные мероприятия, исключающие поступление загрязнений в водозаборные сооружения.
Категория эксплуатационных запасов подземных вод – буквальный символ, характеризующий степень изученности эксплуатационных запасов подземных вод и их подготовленности для дальнейшего изучения, соответствующих стадий проектирования и освоения.
В соответствии с «Классификацией эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод» выделяются следующие категории запасов: А – освоенные, В – разведанные, С1 – предварительные оцененные, С2 – выявленные.
Лицензионное соглашение – неотъемлемая часть лицензии, в которой определены условия и требования к пользованию недрами.
Лицензия на пользование недрами – государственный документ, удосто­веряющий право ее владельца на пользование участков недр в определенных границах в соответствии с указанной целью в течение установленного срока при соблюдении им заранее оговоренных требований и условий.
Месторождение подземных вод – пространственно-ограниченная часть водоносной системы, в пределах которой под влиянием естественных или искусственных факторов создаются благоприятные по сравнению с окружающими площадями геолого-экономические условия для отбора подземных вод в количестве, достаточном для их целевого использования.
По степени освоенности и изученности выделяются разрабатываемые, разведанные, предварительно оцененные и выявленные месторождения.
Модуль прогнозных эксплуатационных ресурсов подземных вод – количество воды в л/с, которое можно получить водозаборными
сооружениями с км2 площади распространения оцениваемого водоносного
79
горизонта (горизонтов) при соблюдении заданных гидрогеологических, природоохранных и других ограничений.
Мониторинг месторождений подземных вод – система наблюдений и сбора информации, оценки и прогнозирования пространственно­временных изменен76ий состояния месторождения под воздействием антропогенных и природных естественных факторов.
Недропользователь – юридическое лицо или граждан ин, которому предоставлено право пользования недрами в определенных целях, в т.ч. для геологического изучения недр и добычи подземных вод. Недропользователь, которому предоставлено право добычи подземных вод, одновременно является водопользователем (по Водному Кодексу).
Одиночный водозабор - одиночная скважина или малый групповой водозабор, состоящий из нескольких (2-3) скважин, влияние эксплуатации которых локализуется в ближайшей окрестности водозабора и не приводит к заметному изменению гидродинамического и гидрохимического режима подземных вод на окружающей территории.
Оценка месторождений подземных вод - стадия геологоразведочных работ на подземные воды, целью которых является оценка промышленной ценности выявленных месторождений подземных вод.
Питьевые подземные воды – подземные воды по своему ка­честву в естественном состоянии или после обработки, отвечающие нормативным требованиям и предназначенные для питьевых и бытовых нужд человека, либо для производства пищевой продукции. К питьевым подземным водам относятся также минеральные природные столовые воды, используемые для розлива.
Поиски месторождений подземных вод - стадия геологоразведочных ра­бот на подземные воды, осуществляемая с целью выявления месторождений под­земных вод и определения их перспективности для дальнейших исследований.
Прогнозные ресурсы подземных вод – количество подземных вод определенного качества и целевого назначения, которое может быть получено в пределах определенного гидрогеологического или административного района, либо на оцениваемой площади или месторождении и отражающее потенциальные возможности использования подземных вод.
Разведка подземных вод – стадия геологоразведочных работ, которая проводится с целью получения необходимых исходных данных для гидро­геологического и геоэкологического обоснования проекта строительства водозабора и оценки эксплуатационных запасов по категориям, определяющим в соответствии с «Классификацией эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод» возможность их промышленного освоения.
Технические подземные воды – подземные воды (в т.ч. подземные рассо­лы), которые по своему качеству и физическим свойствам используются или могут использоваться для производственно-технического водоснабжения.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]