7.2. Месторождения, приуроченные к однопластовым изолированным гидрогеологическим структурам

Из основных гидрогеологических особенностей месторождений этого типа является отсутствие дополнительных источников питания (привлекаемых запасов). Эксплуатационные запасы в районе действующих водозаборов формируются за счет сработки упругих запасов и область влияния водозаборов достигает значительных размеров. Если литологические особенности водовмещающих пород характеризуются фильтрационной неоднородностью в плане, она обычно может быть сведена к хаотической и, в целом пласт "приводится" к однородному путем осреднения параметров [1, 4].

Рассмотрим методику расчета водозабора, для случая линейной схемы расположения скважин на месторождениях рассматриваемого типа. Расчетная схема приведена на рис.12.

Рис.12. К расчету водозабора в однопластовой изолированной структуре

Понижение в центральной части водозаборного ряда S_j, согласно методике расчета обобщенных систем скважин [4, 11], выражается формулой:

S_j=S_wj+∆S_скв+ξ

здесь ∆S_j определяется по методике, изложенной в разделе 3.2.; ξ – параметр несовершенства скважины (см. рис.5), а для S_wj используется выражение:

где Q_сум – суммарный дебит водозабора; R_w – безразмерное гидравлическое сопротивление при действии линейной системы скважин.

Возможность использования метода обобщенных систем скважин обуславливается наступлением квазистационарного режима фильтрации к концу расчетного срока эксплуатации.

Для любой точки водоносного пласта в зоне влияния эксплуатации водозабора R_w может быть определено по соответствующим номограммам, приведенным в работе [4]. Для центральной скважины водозаборного ряда R_w определяется по следующей зависимости:

.

7.3. Месторождения, приуроченные к многопластовым толщам, эксплуатирующиеся в условиях взаимосвязи между водоносными горизонтами

В работе [4] показано, что при расчетах водозаборов в слоистых толщах влияние соседних пластов, как источников питания, может быть весьма существенным даже в тех случаях, когда эти пласты отделены от эксплуатируемого значительными по мощности и слабопроницаемыми глинистыми слоями. Неучет этого факта может привести к существенному занижению величины расчетного понижения уровня и созданию неоправданно завышенного инженерного «запаса» при оценке условий работы водозабора. Необходимость учета перетекания из соседних горизонтов при работе водозабора в слоистой толще определяется критерием: ,

где R_вл – приведенный радиус влияния водозабора ; В – параметр перетекания, который в свою очередь определяется выражением:

, где

km – водопроводимость эксплуатационного горизонта;

k₀, m₀ – коэффициент фильтрации и мощность разделяющего водоупора.

В случае, если эксплуатируемый пласт рассматривается как изолированный и все расчеты выполняются в соответствии с методикой, изложенной в разделе 7.2. В настоящем разделе приводится методика расчета водозабора для показанных на рис.13 расчетных схем, при постоянном напоре в соседних с эксплуатируемым горизонтах и без учета водоотдачи разделяющих слоев.

а) б)

в)

Рис.13. Типовые расчетные схемы (а, б, в) для расчета водозабора в многопластовой структуре в условиях взаимосвязи между водоносными горизонтами

Критерием возможности такого допущения служит соотношение:

Оно получено путем сопоставления объема воды в питающем горизонте и возможного дополнительного питания этого горизонта из поверхностных водотоков или инверсии разгрузки. Понижению уровня в горизонтах, питающих основной эксплуатационный, может возникнуть при продолжительной эксплуатации с большой производительностью. Детально этот случай разобран в работе [4] и в настоящей работе не рассматривается.

Понижение уровня в одиночной скважине при откачке из нее в условиях любой из расчетных схем, приведенных на рис.13, определяется по зависимости:

где – безразмерное сопротивление, для определения которого в общем случае используют функцию ,

.

При длительных откачках, соизмеримых с расчетным сроком эксплуатации водозабора , понижение уровня стремится к постоянной величине, определяемой формулой:

В самой скважине, с учетом того, что ( – радиус скважины) и при этом ,

(24)

(24)

Переходя к линейной системе взаимодействующих скважин ограниченной протяженности , работающих в слоистой водоносной толще, по методу обобщенных систем скважин в центре систем, получим

(25)

где В определяется по табл.3.

Таблица 3. К расчету коэффициента в формулах (24) – (26)

Схема на рис. 13	ai	bi

Для линейного ряда значительной длины определение понижения уровня на линии водозаборных скважин может быть выполнено по формуле [4]:

(26)

где – единичный расход водозабора

Ф(Z) – функция Крампа, "интеграл вероятности", табулирована в работе [4].

Непосредственно в самой скважине понижение можно определять по формуле (9) с учетом зависимости (7). Первый член суммы в (9) не учитывается, если расстояние до соседнего водозабора больше В.

Формирование эксплуатационного расхода до начала поступления воды из соседних горизонтов происходит в условиях сработки упругих запасов. Начиная со времени t_вл=0.11В²/а в формировании эксплуатационных запасов принимают участие подземные воды соседних горизонтов. Доля перетекающих вод в общем балансе месторождения на период t₁ и t₂ может быть определена, как и .

Объем воды, поступающий в основной пласт из питающих горизонтов V_пер, определяется по формуле [4]:

,

где V – объем воды, получаемый водозабором за время t; Q – расход водозабора.

Через период эксплуатации t_с=3В²/а наступает стационарный режим фильтрации и весь расход водозабора на 100% формируется за счет перетекания.

Используя рассчитанные значения расходов перетекания Q₁, Q₂, …Q_n представляется возможным построить гидрограф эксплуатационных запасов, оценить минерализацию отбираемых подземных вод на любой прогнозный период.