Общие принципы и способы оценки эксплуатационных запасов подземных вод

Связь между эксплуатационными запасами и источниками их формирования выражает уравнение (1), однако для непосредственной оценки, за некоторыми исключениями, его использование невозможно. Причиной такого положения является то важное обстоятельство, что это уравнение не отражает многих важных факторов, которые влияют на величину эксплуатационных запасов. Прежде всего, это такие факторы, как число скважин водозабора, характер их размещения относительно границ пласта, производительность. В уравнении не учитываются также факторы, от которых зависят качество подземных вод, их защищенность от потенциальных загрязнителей и многие другие. Идею о невозможности использования уравнения (1) для практической оценки эксплуатационных запасов подземных вод можно сформулировать также и по-другому: не существует способов прямого и независимого определения численных значений коэффициентов a_i, без которых такой расчет не может быть выполнен. Можно лишь констатировать, что численные значения этих коэффициентов изменяются во времени и в зависимости от конкретных особенностей гидрогеологических условий могут заключаться в пределах от 0 до 1. К этому следует добавить, что не существует способа прямого и независимого определения важной составляющей эксплуатационных запасов - привлекаемых ресурсов Q_п.

На практике составляющие эксплуатационных запасов подземных вод (их гидрограф) количественно оценивают лишь после того, как эксплуатационные запасы будут определены тем или иным независимым способом. Гидрограф отражает структуру эксплуатационных запасов подземных вод во времени и способствует более полной и всесторонней их оценке.

Вопросы построения гидрографа эксплуатационных запасов подземных вод рассматриваются в разделе 6.4.

Значение уравнения (1) заключается также и в том, что оно позволяет оценивать прогнозные ресурсы подземных вод по результатам предварительных или детальных поисков подземных вод. При этом следует иметь в виду, что это возможно не всегда, а лишь когда месторождения подземных вод характеризуются достаточно четко выраженным балансом. Напомним, что в литературе указанный способ оценки эксплуатационных запасов подземных вод называется балансовым [1].

Собственно оценка эксплуатационных запасов на основании данных, получаемых при поисково-оценочных и разведочных работах, осуществляется путем гидродинамического расчета водозабора. Подробно и обстоятельно вопросы гидродинамического расчета водозабора (ГДРВ) рассмотрены в работе И.К. Гавич «Гидрогеодинамика» [5]. Под ГДРВ понимается исследование гидродинамического режима потока подземных вод, формирующегося при различных схемах водоотбора, и определение расчетных гидродинамических параметров водозабора при соблюдении заданных гидродинамических критериев. Расчетные гидродинамические параметры водозабора включают: число скважин n, схему их расположения и расстояния 2 σ между скважинами, а также расчетную величину понижения уровня воды в эксплуатационных скважинах S_Р. Гидродинамическими критериями являются: предельно допустимые понижения уровня воды в скважинах S_доп и экологически допустимые понижения уровня в эталонных точках потока S_эк. S_эк определяется конкретным содержанием водоохраной, экологической задачи и представляет собой допустимое понижение уровня, предупреждающее, например, осушение пласта и возникновение негативных изменений в соседних водозаборах, осушение мелких рек и негативное изменение их водного баланса. Решение считается достигнутым, если в заданных точках соблюдаются условия:

;

i – номер расчетной точки исследуемой области.

Значения S _доп определяются гидрогеологами, S_эк – экологами.

Постановка гидродинамического расчета водозабора формулируется следующим образом.

Задано:

а) суммарный водоотбор (заявленная потребность) ;

б) наиболее вероятная схема гидрогеологической структуры потока подземных вод (в виде исходной расчетной схемы или нескольких наиболее вероятных ее вариантов);

в) расчетные значения гидрогеологических параметров (k, μ, m, k₀, m₀, T, , а и т.д.);

г) начальные и граничные условия на границах потока.

Требуется: обосновать гидродинамическую структуру потока, выбрать такое число n, водозаборных скважин и схему их расположения, которые обеспечивали бы получение заданного водоотбора Q_сум при соблюдении гидродинамических критериев (рассмотрены далее). Очевидно, что подобная постановка задачи отвечает понятию задачи оптимизации. Следует иметь в виду, что для выбора оптимального варианта водоотбора в постановку задачи необходимо дополнительно включать условия, определяющие формирование заданного гидрохимического режима потока подземных вод и получение наилучших технико-экономических показателей для эксплуатации водозабора и разработки месторождения подземных вод (МПВ) в целом. В сокращенной - гидродинамической постановке - задача оптимизации рассмотрена в работе [5, c.277-289].

Общая последовательность расчёта водозабора заключается в следующем:

1) Исходя из результатов изучения месторождения на соответствующей стадии (поисково-оценочных или разведочных работ) разрабатывают варианты расчетных схем потоков, обосновывают значения расчетных гидрогеологических параметров, вид граничных условий и критериев;

2) используя методы, изложенные в указанной выше работе [5], осуществляют поиск варианта водозабора, оптимального с гидродинамической точки зрения;

3) строят гидродинамическую сетку потока, создаваемого действием расчетного водозабора. С помощью сетки определяют размеры и форму зон санитарной охраны водозабора, время перемещения загрязнений, от их потенциальных источников, разрабатывают прогноз качества подземных вод в процессе их эксплуатации. Если прогноз качества воды оказывается неблагоприятным, вносят соответствующие изменения в постановку задачи (например, уменьшают задаваемый суммарный дебит), принимают иную исходную схему расположения скважин и повторяют решение задачи, начиная с п. 2;

4) осуществляют технико-экономическую оценку водозабора, т.е. расчет капитальных и эксплуатационных затрат, себестоимость добываемой воды, учитывая при этом расходы на транспортировку воды, её дополнительную обработку и т.п. Разумеется, эта часть задачи расчета водозабора выполняется специалистами-проектировщиками водозаборных сооружений с использованием так называемых типовых схем обустройства водозаборов. С другой стороны в последнее время появились методы комплексного расчета водозаборов - по всему комплексу показателей, включая технические и технологические. В качестве оптимального в этом случае, рассматривается вариант, имеющий наилучшие технико-экономические показатели эксплуатации. Очевидно, что такой подход осуществим лишь в условиях достаточной изученности месторождения, которая может быть достигнута на стадии разведочных работ или даже эксплуатации водозабора в процессе объектного мониторинга разработки МПВ;

5) подсчитанные эксплуатационные запасы – как дебит рационального в технико-экономическом отношении водозаборного сооружения оценивают с точки зрения их обеспеченности. Методы оценки обеспеченности запасов подземных вод различны и зависят от типа месторождения и условий их формирования. В заключение составляется гидрограф эксплуатационных запасов подземных вод, который отражает их структуру по источникам формирования.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: