Глава 5. Количественная оценка источников формирования эксплуатационных запасов п0дземных вод

В процессе решения задачи оценивается общая величина естественных запасов месторождения подземных вод, определяются величины естественных и дополнительных запасов участвующих в формировании эксплуатационного водоотбора, рассчитывается процент использования естественных запасов месторождения, ущерб речному стоку за счет перехвата подземного питания и привлечения поверхностного стока к водозабору и т.д. Все величины, формирующие эксплуатационные запасы, составляющие естественные и дополнительные запасы и их изменение во времени отображаются в графической форме. Такой график называется "гидрограф запасов подземных вод".

По оси абсцисс откладывается время эксплуатации, ординат величина расходов из разных источников (рис.5). Величина эксплуатационных запасов (водоотбора) Q_э может быть постоянной и тогда график Q_э будет горизонтальным, либо изменяющимся во времени. Значение составляющих на любое время эксплуатации в сумме должны быть равны величине эксплуатационных запасов Q_э:

,

где , Q_дин и Q_доп – значение элементов статических, динамических и дополнительных запасов (ресурсов), отраженных на рис.1. Часть из них может отсутствовать, т.е. будет равна нулю.

Рис.5. Гидрограф эксплуатационных запасов для случая работы водозабора рядом с контуром постоянного напора

Предварительно следует определить, исходя из общих гидрогеологических условий, особенностей размещения, конструкции и эксплуатации водозабора, на основе принятой в обоснование эксплуатационных запасов подземных вод расчетной схемы, какие из указанных в разделе 1.2 составляющих принимают участие в формировании эксплуатационных запасов рассматриваемого водозабора в. разные периоды его работы, т.е. не равные нулю. Далее надо подобрать расчетные зависимости для оценки величины каждой из составляющих и изменения ее во времени эксплуатации. Эти зависимости приведены в главах 6, 7, 8, 9 для соответствующих расчетных схем эксплуатации водозабора. В том случае, если расчетная зависимость не найдена, для определения составляющих статических запасов можно использовать формулу:

, (16)

где t_эк – расчетный период эксплуатации водозабора, обычно 25 лет или 10000 сут; V_cm – объем срабатываемых за этот период статических запасов, который приближенно определяется по зависимости:

При условии R > 5r

где a – уровне- или пьезопроводность пласта; R – радиус влияния в уравнении Дюпюи; r₀ – приведенный радиус водозабора.

Для определения динамических и дополнительных запасов можно воспользоваться формулой Дюпюи для плоско-параллельной фильтрации [6, 11]:

Q_д=(km)_срI_срВ_ср, (17)

где km_ср, I_ср, В_ср – средние значения водопроводимости, напорного градиента и ширины фильтрационного потока, обеспечивающего восполнение эксплуатационных запасов подземных вод.

Например, для инфильтрационного водозабора величина притока со стороны реки приближенно может быть оценена зависимостью (17), причем

I .

где Н_р и Н₀ – уровни воды в реке и в пределах водозаборного ряда, как обобщенной системы; l – расстояние между водозабором и рекой.

В качестве В_ср приближенно может быть взята длина водозаборного ряда.

Учитывая зависимость (15), часть составляющих эксплуатационных запасов может быть определена по разности Q_э и рассчитанными значениями. Пример построения гидрографа запасов подземных вод для водозабора, расположенного вблизи реки, показан на рис.5.