Файл: Климентов П.П. Динамика подземных вод учеб. для геологоразведоч. техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 228
Скачиваний: 0
Яэ — Qe Н— -— h Qa H— -— h Qn, |
( X , l ) |
||
где Qe— естественные ресурсы, характеризуемые |
расходом потока |
||
в природных условиях; |
Ѵе— естественные запасы |
подземных |
вод, |
представляющие собою |
объем воды, заключенной |
в объеме |
водо |
носного пласта в естественных условиях (сюда же входят и упругие запасы воды); t — время эксплуатации водозаборных сооружений; Qu — искусственные ресурсы, характеризуемые расходом воды, по ступающей в эксплуатационный пласт вследствие инженерной дея тельности человека (питание из специальных инфильтрационных бассейнов, каналов, водохранилищ, площадей орошения и т. д.); Qn — ресурсы, привлекаемые в процессе эксплуатации водозабора и развития создаваемой им депрессионной воронки (питание за счет притока поверхностных вод, усиления интенсивности инфильт рации атмосферных осадков, перетекания из соседних водоносных горизонтов); Ѵи — искусственные запасы подземных вод.
Как показывает анализ уравнения (Х,1), естественные ресурсы в зоне влияния водозабора характеризуют минимальные размеры эксплуатационных запасов. Использование естественных запасов (сработка упругих запасов или осушение пласта), а также привле чение искусственных ресурсов и перевод поверхностного стока в подземный позволяют значительно увеличить производительность водозаборных сооружений. Если при этом отбор воды сооружением будет полностью компенсироваться поступлением воды из области питания (Qe) или других источников восполнения (искусственные и привлекаемые ресурсы Q„ и Qn), то водозабор будет работать при режиме установившейся фильтрации, а выявленные в таких услови ях эксплуатационные запасы являются обеспеченными на неогра ниченный срок. В качестве примера действия таких инфильтрацион ных водозаборов служат водозаборы, расположенные вблизи рек и других контуров постоянного питания. Возможность искусственного перевода поверхностного стока в подземных и пополнения запасов подземных вод путем создания инфильтрационных бассейнов, во многом увеличивает перспективы организации водоснабжения за счет использования подземных вод.
При отсутствии дополнительных источников восполнения запа сов подземных вод (Qn= 0 и Qn= 0) расход водозаборов формиру ется за счет естественного расхода потока Qe и сработки естествен ных запасов подземных вод. В таких условиях (при Q 3> Q e) вели чина эксплуатационных запасов предопределяется возможной интенсивностью сработки естественных запасов и ресурсов подзем ных вод (Qe и Ее), а работа водозаборов происходит в условиях не стационарной фильтрации. При таком режиме эксплуатации запасы подземных вод оказываются обеспеченными на ограниченный по времени срок.
Производительность водозаборов в зависимости от степени изу ченности гидрогеологических условий и методов ее определения
может быть установлена с разной степенью достоверности. В зави симости от этого эксплуатационные запасы подразделяются услов но на четыре категории: А, В, Q и С2 [53].
Категории А и В устанавливаются на основе проведения де тальных гидрогеологических и разведочных работ и являются промышленными (проектирование крупных водозаборов разреша ется только при условии выполнения оценки запасов подземных вод по категориям А и В). Категории Сі и С2 являются перспектив ными, ориентировочными и оцениваются по результатам поисковых и предварительных исследований. Требования к изученности при родных условий и достоверности обоснования запасов подземных вод по различным категориям узаконены и охарактеризованы в ин струкции г к з [53].
Задачи гидрогеологических расчетов при оценке эксплуатацион ных запасов подземных вод, как уже отмечалось, связаны с опре делением возможной производительности водозаборных сооруже ний в определенных условиях работы (срок эксплуатации, обеспе чение надлежащего качества воды, экономическая эффективность). Обычно на практике расход водозаборных сооружений принимается известным и равным проектируемому водопотреблению. В отдель ных случаях требуется определение максимально возможной про изводительности водозаборных сооружений. Расчетная величина понижения уровня воды в скважинах проектируемого водозабора Sc, достигаемая к концу периода его эксплуатации, не должна пре вышать максимально допустимого в конкретных природных усло виях понижения SÄOn. При Sc^ S ÄOn, производительность водозабо ра, а соответственно и эксплуатационные запасы, считаются обеспе ченными на принятый в расчетах срок.
Величина допустимого понижения 5Д0П устанавливается в кон кретной природной обстановке исходя из возможностей водоподъем ного оборудования и характера залегания водоносных горизонтов. Обычно величина допустимого понижения уровня принимается равной:
в грунтовых водах |
SÄOn « (0,5 -f- 0,6) Яе — Д/гнас — А/гс; |
(Х,2) |
|
в напорных водах |
SÄOn « Яе — (0,3 |
0,5) т — А/гНас — А/гс, (Х,3) |
|
где А/гПас — необходимое заглубление |
водоприемной части |
насоса |
под уровень воды в скважине; Аhc— потери напора при входе воды в скважину, предопределяемые сопротивлением фильтра и приза бойной зоны. При малых значениях Яе (мощность грунтового пото ка и напор над водоупором для напорных вод) величины Д/іІіас и Аhc обычно не учитывают.
Оценка эксплуатационных запасов подземных вод осуществля ется гидродинамическими, гидравлическими и балансовыми мето дами, а также методами моделирования. В зависимости от сложно сти гидрогеологических условий и степени их изученности практи куется комплексное применение различных методов, что, как
правило, обеспечивает более успешную и надежную оценку эксплу атационных запасов.
Гидродинамические методы заключаются в расчетах водозабо ров по соответствующим формулам, полученным на основе уравне ний математической физики и теоретической гидродинамики. Мате матическая строгость и точность формул, учет условий питания и возобновления запасов подземных вод, возможность прогноза усло вий работы во времени и незначительная трудоемкость расчетов привели к тому, что он стал одним из наиболее эффективных и ши роко распространенных на практике методов оценки эксплуатаци онных запасов. Вместе с тем следует отметить, что этот метод тре бует определенной схематизации и упрощения природных условий для приведения их к схеме, для которой существует решение. При этом точность расчетов зависит как от степени соответствия расчет ной схемы природным условиям, так и от точности используемых в расчетах гидрогеологических параметров. Для определения послед них требуется проведение специальных гидрогеологических иссле дований (опытно-фильтрационных работ или режимных наблюде ний). Полученные значения параметров для целей расчетов осредняются с распространением их значений на большие по размерам площади области фильтрации. Расчеты по оценке запасов заключа ются в прогнозе понижений уровня подземных вод применительно к работе водозаборов с проектным дебитом либо в определении де битов при заданных понижениях уровня.
Гидродинамические методы оценки эксплуатационных запасов следует сочетать с применением моделирования, которое отдельны ми исследователями рассматривается как наиболее совершенная разновидность гидродинамических методов [89].
Рекомендуемые для расчетов формулы и методы расчетов ос вещены в предыдущей, IX главе, и в последующих параграфах на стоящей главы.
Гидравлические методы оценки эксплуатационных запасов под земных вод основываются на использовании данных опыта и их по следующей экстраполяции. Получая в результате осуществления опытных полевых работ фактические графики зависимости дебита от понижения уровня, на их основе можно давать прогноз условий работы водозаборных скважин, применительно к проектной их про изводительности. Для взаимодействующих скважин фиксируются срезки уровня, наблюдаемые в процессе опытных работ и являющи еся надежной основой для прогноза условий работы взаимодейст вующих скважин при последующей эксплуатации.
Достоинством гидравлических методов является комплексный учет всего многообразия факторов, предопределяющих работу сква жин, поэтому их целесообразно использовать в сложных гидрогео логических условиях (трещинно-карстового и трещинно-жильного типов воды, сложная тектоника), где затруднительно использование других методов, а также в районах действующих водозаборов на основе данных их эксплуатации. Гидравлические методы требуют проведения длительных опытных полевых работ для получения ос