6.4. Построение гидрографа эксплуатационных запасов подземных вод

Гидрограф эксплуатационных запасов подземных вод для случая работы водозабора рядом с контуром постоянного напора (рекой) выглядит, как показано на рис.5.

Время достижения влияния от работы водозабора до уреза воды в реке t₁ – определяется из формулы:

L₁=1.5 ,

откуда t₁= . (22)

Время, начиная с которого эксплуатационные запасы будут обеспечиваться за счет фильтрации из реки t₂, найдем из критериев наступления стационарного режима фильтрации (см. формулу 7).

Определить долю участия речных вод в формировании эксплуатационных запасов в районе водозабора Q'_р, Q''_р ... в периоды t', t'', ... можно по формуле:

Q_р'^, ''^,… = Qerfc ( ), (23)

где F = - безразмерное время.

При длительной эксплуатации и наличии бытового потока (q_б >0) выражение для определения расхода из реки имеет вид:

Q =

где y – половина ширины захвата потока подземных вод со стороны реки; L – расстояние от водозабора до реки (рис. 11б)

y = .

Отсюда можно перейти к прогнозу изменения качества подземных вод, отбираемых водозабором. При условии постоянства качества воды в водотоке и в подземном горизонте (соответственно М_р=const и M_n=const), текущее значение минерализации подземных вод, полученных из скважин водозабора в момент времени t, равно

.

Значения притока из реки и с водораздела могут быть получены по гидрографу эксплуатационных запасов.

6.5. Расчет параметров третьего пояса санитарной охраны (зоны ограничений)

Здесь целесообразно рассмотреть два случая. В первом случае запасы формируются только за счет фильтрации речных вод. Тогда положение нейтральной линии тока определяется следующими параметрами (см. рис.11):

а)

б)

Рис.11. К построению гидрографа эксплуатационных запасов подземных вод и обоснованию ЗСО-III

а – в условиях отсутствия бытового потока подземных вод со стороны водораздела; б – в условиях наличия бытового потока подземных вод со стороны водораздела.

Расстояние от водозабора до реки L₁ c учетом срока выживания болезнетворных бактерий, оценивается по формуле 22.

В случае, если расход водозабора обеспечивается подтоком подземных вод со стороны водораздела (q_б> 0) и фильтрацией из реки (см. рис. 11б), тогда ширина ЗСО на урезе реки равна [8, 12]:

X₀=-L₁

Глава 7. Расчеты водозаборов в условиях месторождений подземных вод_ в артезианских бассейнах

7.1. Особенности эксплуатации месторождений

Артезианские бассейны значительных размеров приурочены обычно к платформенным синклинальным структурам (Московский, Западно-Сибирский, Тунгусский, Якутский). Менее крупные располагаются в пределах авлакогенов, в краевых частях платформ (Днепровский, Азово-Кубанский, Терско-Кумский). Несмотря на различие в геологическом строении, условиях залегания водоносных пород, тектонических особенностях районов, существует совокупность гидрогеологических признаков, объединяющая подземные воды артезианских бассейнов в определенную группу месторождений.

1. Месторождения подземных вод артезианских бассейнов отличаются от других типов месторождений прежде всего своими значительными размерами (большие площади месторождений в сочетании с большими мощностями водоносных пород обеспечивают наличие крупных статических запасов подземных вод).

2. В вертикальном разрезе артезианского бассейна выделяют этажную систему водоносных пластов, разделенных слабопроницаемыми глинистыми слоями, через которые обычно осуществляется гидравлическая взаимосвязь между водоносными пластами.

3. Для целей централизованного водоснабжения чаще всего используются первые от поверхности горизонты напорных вод, т.к. вышележащие грунтовые воды обычно по количеству не могут обеспечить крупного потребителя, кроме того, всегда существует опасность их загрязнения стоками различного происхождения. Расположенные глубоко по разрезу напорные воды имеют обычно повышенную минерализацию.

4. В средней части Русской платформы, где верхние горизонты артезианских структур тесно связаны с поверхностными водотоками, проблема эксплуатации артезианских вод неотделима от экологической ситуации в конкретном регионе. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод здесь должна вестись с учетом возможного ущерба существующему речному стоку, который выступает как одно из главных ограничений при выборе оптимальных условий эксплуатации. Правильный выбор расчетной схемы в такой ситуации играет решающее значение. Мы ниже останавливаемся лишь на решениях, полученных для условий сохранения постоянного уровня в питающем горизонте.

5. В формировании эксплуатационных запасов принимают участие главным образом статические упругие запасы, а так же дополнительные поступающие в виде перетока из соседних горизонтов и гравитационные, вовлекаемые в зону влияния эксплуатации, при ее распространении до области выхода водоносных пород на поверхность.

6. В процессе эксплуатации артезианских водоносных горизонтов формируются депрессионные воронки больших размеров, достигающие нескольких десятков километров и понижения уровня, исчисляемые десятками, а иногда и сотнями метров. По прошествии существенного периода эксплуатации с Q=const режим фильтрации стабилизируется вследствие привлечения дополнительных запасов в виде перетекания из вышезалегающих питающих пластов. В исключительных случаях, вследствие отсутствия источников пополнения запасов подземных вод, стационарная фильтрация не наступает. Самая распространенная схема размещения водозаборных скважин – линейный ряд (при расстоянии между скважинами – 2σ, в диапазоне от 200 до 2000 м).

В пределах артезианских бассейнов выделяют три типа месторождений подземных вод:

1. Месторождения, приуроченные к однопластовым, изолированным в разрезе гидрогеологическим структурам.

2. Месторождения, приуроченные к многопластовым толщам, в условиях взаимосвязи между водоносными горизонтами (или водоносного горизонта с атмосферой через слабопроницаемый водоносный слой).

3. Месторождения в краевой части артезианского бассейна.