Ресурси підземних вод. Запаси підземних вод

гідрогеологія кругообіг поверхневий вода

Для регіональної оцінки природних ресурсів прісних підземних вод використовується гідрологого-гідрогеологічний метод розчленування гідрографа річкового стоку за джерелами живлення, розроблений Б.І. Куделін (див. рис. 7.8). За допомогою цього методу в 60-ті роки було визначено середньорічний підземний стік у річки, або природні ресурси прісних підземних вод зони інтенсивного водообміну. Їхнє сумарне значення на території СРСР оцінено в 32 924 м 3 /с, що становить близько 22% від загального річкового стоку. Ця цифра у наступні роки не уточнювалася.

Закономірності розподілу природних ресурсів на території СРСР показані на схемі (див. рис. 7.9), де наведені середньобагаторічні модулі підземного стоку. Їх значення, як зазначалося (гл. 7), відбивають вплив кліматичних умов - географічної зональності. Так, у північних районах (басейни стоку в Біле та Баренцеве моря) вони досягають 1,5 - 3,0 л/(с-км2), але в півдні (басейни стоку Чорне і Каспійське моря) вбирається у 0,5-0,1 л/(с-км2).

На розподілі підземного стоку позначається також вплив рельєфу, і насамперед висотної поясності, яка регулює зміну ландшафтно-кліматичних умов та ступеня розчленування рельєфу у різних висотних зонах. З висотою підземний стік зазвичай збільшується слідом за зростанням кількості атмосферних опадів, що випадають, і ступеня дренованості водоносних комплексів. Так, наперед гірських районахКавкази значення модуля підземного стоку, як правило, не перевищують 1 л/(с-км2), у середньо- та високогірних районах зростають до 10-20 л/(с-км2). На Валдайській і Приволзькій височинах модуль підземного стоку трохи більше, ніж на рівнинах, що примикають до них, - відповідно 2-3 і 1,0-1,5 л/(сХ Хкм2).

Значні природні ресурси підземних вод формуються у районах розвитку карсту. Так, на Уфімському плато, складеному закарстованими породами нижньої пермі, модуль підземного стоку досягає 4 л/(с-км2). У прилеглих районах, де карст не виявився, його значення дорівнюють 1,5-2,0 л/(с-км2). Особливо посилюється підземний стік у закарстованих гірських районах (Урал, Крим, Кавказ).

Дуже сприятливі умови складаються також у районах, складених добре проникними піщано-галечниковими відкладеннями, наприклад, у передгірних шлейфах, де модулі підземного стоку досягають кількох десятків літрів на секунду з 1 км 2 . Значні ресурси підземних вод формуються у галузях їх харчування околицях артезіанських басейнів, що у зоні гумідного клімату. Модулі підземного стоку у цих районах становлять 3-4 л/(с-км2).

Значно зменшуються природні ресурси підземних вод у районах розвитку багаторічної мерзлоти, де утруднено інфільтраційне живлення підземних вод. На півночі Східно- Сибірської платформимодуль підземного стоку вбирається у 0,5 л/(с-км2). Для районів розвитку багаторічної мерзлоти характерне утворення льоду, що акумулює підземний стік у зимовий період. Танення льоду збільшує межовий стік рік у літній період.

У гол. 10 вказувалося відмінність понять природні ресурси та природні запаси підземних вод. Перше характеризує витрата, а друге – обсяг підземних вод у горизонті, комплексі, структурі. Розглянемо тепер закономірності розподілу природних запасів підземних вод.

Природні запаси підземних вод на нашій планеті дуже значні, але їх оцінка представляє складне завдання, оскільки занадто наближено беруться розрахункові параметри. Нагадаємо, що і при розрахунку обсягу підземної гідросфери також виникають великі труднощі – неоднаковий підхід до обліку різних видів та фазових станів води. Сильно відрізняється також і глибина, на яку підраховуються кількості води в літосфері. Так, наприклад, А. Полдерварт та В.Ф. Дерп-гольц визначили обсяг підземної гідросфери відповідно 840 і 1050 млн. км3. Мабуть, надалі ці цифри уточнюватимуть, але для нас важливо звернути увагу на порядок цифр.

Загальні запаси прісних підземних вод планети М.І. Львовичем оцінюються приблизно 4 млн. км3. Як бачимо, ця величина становить лише 0,4-0,5% від загального обсягу підземної гідросфери, у якій переважають солоні води та розсоли. Природні запаси прісних підземних вод біля СРСР становлять близько 0,6-0,7 млн. км3. Ця цифра потребує подальшого уточнення, оскільки середня потужність зони прісних вод прийнята умовно рівною 200 м.

Розподіл природних запасів прісних підземних вод біля нашої країни дуже нерівномірно. Найбільші їх обсяги накопичилися в артезіанських басейнах із добре проникними відкладеннями, що мають значну потужність зони прісних вод. Така ситуація складається в байкальських западинах, на півночі Сахаліну, на південному сході Західного Сибіру. Для порівняльної оцінки природних запасів запроваджується поняття їх модуля - кількості води (млн. м3), яку можна одержати з 1 км 2 площі водоносного горизонту при його осушенні. Найбільші модулі природних запасів прісних підземних вод (до 20 млн. м3/км2) відзначаються передгірних шлейфах Середню Азію, Південного Казахстану, Предкавказзя. Так, значення цього модуля в бучацькому водоносному горизонті Дніпровсько-До-нецької западини сягає 5 млн. м3/км2.

Багато районів характеризуються дуже невеликими запасами прісних підземних вод. До них відносяться передусім галузі розвитку багаторічної мерзлоти, де зона прісних вод проморожена. Також малі їх запаси у галузях розвитку процесів континентального засолення (Центральний Казахстан, Пріаральє, Прикаспійська западина), у районах поширення порід зі слабкою проникністю (Балтійський щит).

У гол. 10 було надано формулювання експлуатаційних запасів підземних вод, тобто. кількості води, яку можна витягати з надр, дотримуючись певних вимог до режиму експлуатації. Регіональна оцінка експлуатаційних запасів підземних вод - проводиться у порядку прогнозу за спеціальною методикою з допомогою моделювання, зокрема і ЕОМ. Така оцінка виконана для 25 артезіанських басейнів, експлуатаційні запаси їм становлять 4050 м 3 /с. До цих басейнів увійшли Московський, Азово-Кубанський, Дніпровсько-Донецький, Західно-Сибірський, Іркутський, Причорноморський, Прибалтійський, Терсько-Кумський, Ферганський та ін. Разом з тим орієнтовна оцінка експлуатаційних запасів підземних вод зроблена і для всієї території СРСР . Таку роботу було проведено виробничими геологічними об'єднаннями під науково-методичним керівництвом ВСЕГІНГЕО.

Прогнозні експлуатаційні запаси прісних підземних вод оцінюються на території Радянського Союзу цифрою 10300 м3/с. Вони становлять приблизно 90% природних ресурсів. Закономірності розподілу експлуатаційних запасів підземних вод у різних структурно-гідрогеологічних умовах приблизно такі самі, як і для природних ресурсів. Найбільші експлуатаційні запаси прісних вод зосереджені в артезіанських басейнах платформного типу (Московський, Волго-Камський, Дніпровсько-Донецький, Кулундіно-Барнаульський та ін.) та в артезіанських басейнах міжгірського та передгірського типу (Кавказ, Тянь-Шань, Алтай, Далекого Сходу).

Порівняння обводненості території проводиться за модулем експлуатаційних запасів. Найбільшими модулями експлуатаційних запасів характеризуються міжгірські басейни та конуси виносів. В Араратському, Чуйському, Іссик-Кульському, Ферганському артезіанських басейнах, конусах виносу Кавказу та Тянь-Шаню вони досягають 210 л/(с-км2). Продуктивність окремих водозаборів досягає кількох кубічних метрівза секунду. Такі водозабори здатні задовольняти потреби великих міст, промислових підприємств та іригаційних систем.

Прогнозні запаси перевіряються гідрогеологічною розвідкою родовищ підземних вод. Щорічно ведеться розвідка на понад 1000 об'єктах. Результати розвідки затверджуються, як говорилося в гол. 10, у ГКЗ або ТКЗ. Якщо порівнювати затверджені запаси з прогнозними, то видно, що можливості для розширення водопостачання за рахунок підземних вод є й чималі. Для території СРСР гідрогеологічною розвідкою освоєно лише приблизно 12% суми прогнозних запасів (або близько 1200 м 3 /с). З них на водопостачання міст витрачається 320-350, сільських об'єктів 180-200 та на зрошення земель 200 м 3 /с. У сумі це становить 700-750 м3/с, або 7% від прогнозних запасів. Це свідчить про значні потенційні можливості розширення використання прісних підземних вод для різних практичних цілей. Але слід на увазі, що невисокий коефіцієнт використання спостерігається в межах добре обводнених територій, а в областях посушливого клімату і слабкої обводненості він наближається до максимального і зазвичай перевищує 50-60%.

Модулі експлуатаційних запасів до 2-5 л/(с-км2) відзначаються в багатьох артезіанських басейнах платформного типу - Московському, Дніпровсько-Донецькому, Прибалтійському, Чулимо-Єнісейському та ін. Найбільші їх значення встановлені в долинах рік, районах розвитку порід підвищеної обводненості за-карстовані вапняки, гравійно-піщані відкладення). У процесі експлуатації деяких водозаборів збільшення їх продуктивності відбувається за рахунок притоку. поверхневих водта підземних вод інших горизонтів. У деяких випадках це сприяє покращенню якості експлуатованих вод (зниження жорсткості та мінералізації, знезалізнення та ін.), але нерідко спостерігається зворотна картина, особливо коли при осушенні верхніх горизонтів відбувається підтягування солоних вод із глибини.

Модулі експлуатаційних запасів прісних підземних вод у районах з несприятливими умовами їхнього формування зазвичай не перевищують 0,1 л/(с-км2). Така обстановка спостерігається на Південному Уралі в Центральному Казахстані, Донбасі, Прикаспії та ін., але і в цих умовах можна знайти ділянки з високою обводненістю порід. Це – зони тектонічних порушень, ділянки із закарстованими породами, долини великих річок.

Оцінка ресурсів та запасів підземних вод проводиться не тільки з метою водопостачання. Вона виконується також виявлення закономірностей поширення скупчень мінеральних лікувальних, промислово цінних і теплоенергетичних вод, і навіть визначення потенційних можливостей їх експлуатації.

Серед лікувальних вод найбільше значеннямають вуглекислі, сірководневі, йодисті, бромисті, радонові води. Вони використовуються для лікування безпосередньо на курортах і в баль-неолікарнях, а на ряді родовищ для розливу води в пляшки та застосування цих вод як лікувально-їдальні. На території Радянського Союзу експлуатується понад 500 родовищ мінеральних вод. Їхня мережа постійно розширюється. Щорічно розвідуються та підраховуються запаси мінеральних вод на 10-15 експлуатованих родовищах, відкриваються нові прояви та родовища мінеральних вод.

Експлуатаційні запаси вуглекислих вод становлять нашій країні приблизно 100 тис. м3/сут. Вуглекислі води тяжіють до областей сучасного та молодого вулканізму (Карпати, Кавказ, Тянь-Шань, Саяни, Забайкалля, Примор'я, Камчатка). Найбільш відомі серед великих родовищ вуглекислих вод знаходяться на Кавказі (Кисловодське, Єсентукське, Боржомське).

Експлуатаційні запаси сірководневих вод перевищують 35 тис. м3/добу. Найбільші їх запаси формуються в гіпсозо-ангідритових та нафтогазоносних відкладеннях міжгірських западин, крайових прогинів та пов'язаних з ними платформних областей. Це насамперед Предкарпатський, Закарпатський, Індоло-Кубанський, Терсько-Каспійський, Амудар'їнський, Передкопетдазький, Передуральський прогини, багато міжгірських западин (Куринська, Ріонська, Ферганська та ін.), Волго-Уральська область, деякі райони Скіфської плити. Найбільші запаси сірководневих вод встановлені на родовищах Мацеста (район Сочі) та Кемері (Прибалтика).

Йодисті та бромисті води формуються у глибокозалягаючих горизонтах артезіанських басейнів платформного типу. Їх експлуатаційні запаси оцінюються приблизно 11 тис. м3/сут [І] Одним із великих родовищ бромистих вод є Старорусское, розташоване на південь від оз. Ільмень.

Експлуатаційні запаси радонових вод дорівнюють приблизно 7 тис. м3/добу. У більшості випадків радонові води виявляються в районах розвитку кислих інтрузивних порід та їх жильних дериватів.

Серед інших типів мінеральних лікувальних вод, що експлуатуються в нашій країні, слід зазначити також залізисті та миш'яковисті. Їхні експлуатаційні запаси значно поступаються розглянутим вище.

Використання підземних вод як хімічної сировини ведеться у обмежених розмірах. Прикладом родовищ бромних розсолів є Краснокамське, йодних солоних вод – Семи-гірське та Чартакське, йодо-бромних розсолів – Челекенське. Слід зазначити, що природні запаси промислово цінних розсолів нашій країні значні. Наприклад, тільки для центральної частини Московського артезіанського басейну вони оцінюються 37,8 - 1015 м 3 . Тому розвідані запаси таких вод становлять дуже невелику частку від того, що можна взяти в надрах. Те ж саме можна сказати про води, що являють собою хімічну сировину на бір, калій, рубідій, цезій, стронцій.

Комплексне використання підземних вод є важливим, але поки що недостатньо ефективно вирішуване народногосподарське завдання. Подальше вдосконалення технології вилучення корисних компонентів із підземних вод значно розширить можливості практичного використання гідромінеральної сировини. Як одне з джерел такої сировини необхідно залучати техногенні води (нафтопромислові, солепромислові, шахтні та ін.), оскільки їх переробка дозволить не лише отримувати промислово цінні компоненти, а й сприятиме охороні навколишнього середовища.

Ресурси підземних вод теплоенергетичного призначення вивчені недостатньо. Є лише прогнозні оцінки термальних вод біля СРСР, зроблені Б.Ф. Маврицьким Так, для складчастих областей прогнозні ресурси термальних вод їм оцінюються в 6,6 м 3 /сек, а пароводяної суміші - в 5 т/сек. Найбільш сприятливі умови для використання підземного тепла є в Камчатсько-Курильській області, де функціонує Паужетська ГеоТЕС з потужністю близько 11 МВт і ведеться розвідка ряду родовищ термальних вод (Мутнівське, Кошелевське та ін.)

Артезіанські басейни мають значно більші ресурси Так, у межах платформних областей вони визначені приблизно в 220 м 3 /с Майже 78% з них знаходиться в Західно-Сибірській артезіанській області

Незважаючи на те, що основні ресурси термальних вод приурочені до артезіанських областей, їх практичне використання утруднене через високу мінералізацію води, відсутність необхідних геолого-економічних показників рентабельності комплексної експлуатації родовищ сотених термальних вод (рис 12 4) Разом з тим перспективи, звичайно, є. Так, наприклад, впровадження інтенсивних методів розробки родовищ термальних вод з підтримкою пластових тисків, що дозволяють назад закачувати мінералізовані води, можуть дати економію 130-140 млн. т умовного палива. Це дозволить гідрогеологам зробити вагомий внесок у виконання енергетичної програмиСРСР

Викладений у цьому розділі матеріал дозволяє зробити висновок, що наша країна винятково багата на водні ресурси, причому це багатство визначається не лише великою кількістю ресурсів, а й різноманітністю типів вод різного призначення. У нашій країні, як в жодній іншій країні світу, є всі основні типи мінеральних лікувальних, промислово цінних та теплоенергетичних вод Пошуки, розвідка та експлуатація родовищ різних типівпідземних вод проводяться у нас у масштабі, що розширюється з кожним роком. При подальшому вивченні підземної гідросфери гідрогеологи зіткнуться з багатьма раніше невідомими та несподіваними явищами. Це буде пов'язано насамперед як з розвитком штучного поповнення запасів підземних вод, так і з посиленням техногенного впливуна підземну гідросферу

Відповідно до виду господарського використаннявсі підземні води поділяються на прісні (слабомінералізовані), що використовуються для організації господарсько-питного водопостачання та сільськогосподарського зрошення (питні, технічні, зрошувальні); мінеральні лікувальні води, що застосовуються для організації санаторно-курортного лікування або як столові та лікувальні; мінеральні промислові, що є сировиною для одержання промислово цінних компонентів (гідромінеральна сировина); термальні, або теплоенергетичні, що використовуються як джерело отримання теплової енергії.

Ресурси підземних вод За аналогією з іншими видами корисних копалин у гідрогеології широко використовується поняття «родовище підземних вод», під яким слід розуміти балансово-гідродинамічний елемент підземної гідросфери, в межах якого можливе отримання (відбір) підземних вод певного складу та якості у кількості, достатній їх економічно доцільного використання. Як балансово-гидродинамического елемента у разі розглядається будь-яким чином обмежений елемент підземної гідросфери, тобто. межами родовища на відміну гідрогеологічного району можуть бути як природні кордону тієї чи іншої виду, а й умовні (розрахункові) балансово- гидродинамические кордону.

Ресурси та запаси підземних вод При оцінці та характеристиці кількостей підземних вод у гідрогеологічній літературі використовуються терміни «запаси» та «ресурси». Іноді вони розглядаються як синоніми, але це не так. Термін «ресурси» підземних вод був запроваджений у 30-х роках. Ф.П. Саваренським спеціально, щоб наголосити унікальні властивостікорисної копалини «підземні води» – їх поновлюваність. Відповідно до уявлень Ф.П. Саваренського (1934), Б.І. Куделіна (1960) та інших вчених, під терміном «запаси» слід розуміти кількість води (обсяг, масу), що міститься в елементі гідросфери (водоносний горизонт, ділянка горизонту, родовище і т.д.); під терміном «ресурси» – величину їх відновлення (поповнення) в природних умовабо в умовах експлуатації за певний період (витрата).

Природні запаси Природні запаси є масою (обсягом) підземних вод, які у аналізованому елементі підземної гідросфери (пласті, ділянці пласта, системі пластів та інших.). У свою чергу вони поділяються на так звані ємнісні запаси, що визначаються тією кількістю води, яка витягується при осушенні пласта, та пружні запаси, які формуються при зниженні п'єзометричного рівня (пластового тиску) підземних напірних вод за рахунок розширення води та ущільнення мінерального скелета пласта.

Природні ресурси (природно-антропогенні в умовах впливу господарської діяльності), згідно з Ф.П. Саваренському, Б.І. Куделіну та іншим, являють собою забезпечений живленням приплив (заповнення) підземних вод аналізованого елемента, рівний кількості води, що надходить до нього в одиницю часу (витрата) у природних умовах за рахунок інфільтрації атмосферних опадів, фільтрації з річок та озер, перетікання з вище- та нижчих горизонтів, припливу з суміжних ділянок. Таким чином, вони можуть бути визначені як сума прибуткових елементів водного балансу водоносного горизонту (родовища та ін) у природних умовах. Найбільш строго природні ресурси можуть бути охарактеризовані середньою за багаторічний період (норма) річною величиною поповнення (відновлення) запасів підземних вод, яка може бути виражена витратою (м3/рік) середньорічним значенняммодуля поповнення (л/с км2) та інших. Важливим і те, що среднемноголетний характер цих величин дозволяє висловлювати в значеннях різної забезпеченості (50, 95% та інших.).

Ресурси та запаси підземних вод Залучені ресурси визначаються збільшенням живлення підземних вод аналізованого елемента в умовах експлуатації за рахунок виникнення або посилення фільтрації з річок та озер, перетіканням із суміжних горизонтів та ін. запаси та ресурси. Під штучними запасами розуміється маса (обсяг) підземних вод у пласті, що сформувалася за рахунок штучного обводнення проникних (але ненасичених) гірських порід, так зване магазинування підземних вод. Штучні ресурси визначаються кількістю води (заповненням), що надходить у водоносний горизонт (родовище та ін.) в результаті проведення спеціальних заходів щодо штучного живлення підземних вод.

Ресурси та запаси підземних вод Терміни «експлуатаційні запаси» та «експлуатаційні ресурси» часто розглядаються як синоніми. Експлуатаційні запаси – кількість води (витрата, м3/добу), яка може бути отримана на родовищі за допомогою раціонального в техніко- економічному відношенніводозабірної споруди при заданому режимі експлуатації та якості води, що задовольняє вимогам цільового використання протягом розрахункового терміну водоспоживання за умови відсутності екологічно негативних наслідків експлуатації (неприпустима шкода річковому стоку, переосушення ландшафтів та ін.). Для водозаборів на прісні води, що використовуються для організації господарсько-питного водопостачання населених пунктівта народно-господарських об'єктів, розрахунковий термін водоспоживання становить зазвичай 25–50 років. В окремих випадках для особливо важливих об'єктів цей термін може прийматись необмеженим. Для тимчасових водозаборів терміни встановлюються відповідно до проектного завдання.

У загальному вигляді експлуатаційні запаси родовища підземних вод пов'язані з іншими категоріями запасів та ресурсів наступним балансовим рівнянням: де Q Е – експлуатаційні запаси підземних вод, Q З – природні запаси (ємнісні або пружні), Q Е – природні ресурси, Q П – залучені ресурси , Q І – штучні ресурси, α 1, 2 … – звані коефіцієнти використання, t – термін експлуатації.

Джерела формування експлуатаційних запасів прісних підземних вод Аналіз наведеного балансового рівняння показує, що за відсутності поновлення (Q Е, Q П, Q І) експлуатаційні запаси підземних вод родовища завжди є кінцевими, оскільки величина, що характеризує природні запаси (Q 3), прагне 0 при t. І навпаки, за наявності, відповідно до визначенням Ф.П. Саваренського, запаси підземних вод є невичерпними у межах їх відновлення. Коефіцієнти використання (α 1,2 …) є вельми спірними і складними величинами. У зв'язку з цим зручнішим є балансове («дельта-баланс») рівняння експлуатаційного водовідбору (Р.С. Штенгелов): де V – використовувана величина природних запасів, Q p – зміна витрати дренування потоку (сумарно за всіма видами природного розвантаження) області впливу водовідбору, Q П – зміна величини живлення підземних вод (сумарно з усіх видів поповнення) у тій області.

Джерела формування експлуатаційних запасів прісних підземних вод Співвідношення різних категорій «запасів» та «ресурсів» підземних вод та їх роль у формуванні основної категорії «експлуатаційні запаси» характеризуються нині поняттям балансова структура (джерела формування) експлуатаційних запасів підземних вод. Вид балансової структури запасів визначається головним чином типом родовища підземних вод та умовами зв'язку експлуатованого водоносного горизонту з ділянками інфільтраційного живлення, поверхневими водами та суміжними (безпосередньо неексплуатованими) водоносними горизонтами. Крім того, для багатьох типів родовищ підземних вод балансова структура експлуатаційних запасів (водовідбору) суттєво змінюється у процесі експлуатації, що визначає значні складності її прогнозу на весь термін роботи водозаборів.

Основні типи родовищ прісних підземних вод Як підземні води господарсько-питного призначення можуть розглядатися прісні (з мінералізацією менше 1,0 г/л) та у певних випадках слабомінералізовані (до 2,0 – 3,0 г/л і більше) підземні води , що використовуються для питного та комунального водопостачання населених пунктів, промислових підприємств та сільськогосподарських об'єктів, а також для зрошення (питні, технічні та зрошувальні води). Як основні передумови існування родовища підземних вод господарсько-питного призначення зазвичай розглядається наявність: прісних або слабосолонуватих підземних вод, що відповідають за якістю ГОСТам на питні води або конкретним нормативам для вод господарського призначення; водоносних (водовміщуючих) порід із відносно (порівняно з сусідніми ділянками) високими значеннями ємнісних та фільтраційних властивостей, що забезпечує формування певного обсягу запасів підземних вод та можливості їх відбору раціональними у техніко-економічному відношенні водозабірними спорудами (різного типу) у кількостях, достатніх для задоволення існуючої потреби; сприятливих умов формування інфільтраційного живлення підземних вод продуктивного водоносного горизонту, можливого припливу із суміжних пластів або ділянок територій, фільтрації з річок та інших факторів, що визначає сприятливі умови формування заповнення запасів у природних умовах та в умовах експлуатації; споживача (заявленої потреби) з відривом, що забезпечує економічно раціональну експлуатацію родовища.

Основні типи родовищ прісних підземних вод Як основні типи родовищ підземних вод господарсько-питного призначення нині зазвичай розглядаються родовища: 1) підземних вод у річкових долинах; 2) артезіанські басейни платформного типу; 3) артезіанських басейнів міжгірських западин та конусів виносу; 4) обмежених за площею структур та масивів тріщинуватих або закарстованих порід та потоків тріщинно-жильних вод зон тектонічних порушень; 5) ґрунтових вод піщаних масивів; 6) міжморенних відкладень; 7) підземних вод області поширення багаторічномерзлих порід.

Родовище підземних вод у річковій долині а – гідрогеологічний розріз родовища: 1 – пухкі алювіальні відкладення; 2 – корінні породи; 3 – рівень ґрунтових вод у природних умовах; 4 – те саме при експлуатації; 5 – джерела; 6 – природний потік підземних вод, що «інверсується» водозабірною спорудою; 7 – приплив із річки; 8 – розвантаження ґрунтових вод у річку, що зберігається і при експлуатації водозабору; 9 – водозабірні свердловини; б – типова структура експлуатаційного водозабору: 1 – природні запаси; 2 – інверсія природного розвантаження (природні ресурси); 3 – ресурси, що залучаються

Родовище підземних вод в артезіанському басейні платформного типу а – гідрогеологічний розріз родовища: 1 – алювіальні відкладення; 2 – діатоміти (діатомові глини); 3 - тріщинуваті опоки (продуктивний горизонт); 4 – глини; 5 – мергелі; 6 - пісковики, алевроліти; б – прогнозна балансова структура експлуатаційного водовідбору: 1 – природні (пружні) запаси нижньоеоценового горизонту; 2 – природні запаси алювіального горизонту; 3 – приплив із річки через алювіальний водоносний обрій (залучені ресурси).

Родовище підземних вод у внутрішньодолинному конусі виносу а – гідрогеологічний розріз родовища: 1 – дочетвертинні відкладення; 2 – суглинки; 3 – піски з валунно-галечниковими утвореннями; 4 – піски; 5–7 – рівні підземних вод (5 – вільний, 6 – напірний у верхньому шарі, 7 – напірний у середньому пласті); 8 – напір у свердловині; 9 – джерела та розвантаження в русло; 10 – напрями руху підземних вод; б – прогнозна балансова структура експлуатаційного водовідбору: 1 – природні ресурси, 2–3 – запаси відповідно верхнього та нижнього водоносних пластів

Родовища обмежених за площею структур і масивів тріщинуватих і закарстованих порід і потоків тріщинно-жильних вод зон тектонічних порушень Як самостійний тип родовищ характерні головним чином території складчастих областей (Урал, Алтае- Саянская область та інших.). Водовміщувальними можуть бути тріщинуваті породи будь-якого складу, але завжди найбільш перспективними є ділянки (структури), складені інтенсивно закарстованими породами. У зв'язку з відносно невисокими ємнісними властивостями трішинуватих порід та обмеженими розмірами структур і тріщинних зон формування експлуатаційних запасів у родовищах цього типу пов'язане з використанням природних або ресурсів, що залучаються. Експлуатаційні запаси родовищ зазвичай не перевищують 10–20 тис. м3/добу. Для великих структур, складених інтенсивно закарстованими породами або високопроникними породами іншого типу (інтенсивно-тріщинуваті пісковики, неоген-четвертинні вулканогенні або вулканогенно-осадові породи та ін), за сприятливих умов формування природних або залучених ресурсів експлуатаційні запаси родовищ0. м3/сут і більше.

Родовища ґрунтових вод піщаних масивів Поділяються на два істотно різних підтипи: 1) родовища піщаних масивів пустель і напівпустель 2) родовища піщаних масивів зандрових рівнин. Перший підтип родовищ є специфічним, пов'язаним переважно з лінзами та обмеженими ділянками поширення прісних вод серед вод із відносно підвищеною мінералізацією. Родовища цього характеризуються, зазвичай, малими величинами природних ресурсів і за відсутності природно-антропогенних джерел заповнення (зрошення, фільтрація з каналів та інших.) чи ресурсів, що залучаються структура експлуатаційного водовідбору формується тут з допомогою спрацювання природних запасів прісних вод. Експлуатаційні запаси родовищ зазвичай вбирається у 10 тис. м3/год, за умов інтенсивного природно-антропогенного поповнення (великі прируслові і приканальные лінзи прісних вод) – до 50 тис. м3/сут. Родовища піщаних масивів зандрових рівнин та родовища підземних вод міжморених відкладень поряд із родовищами річкових долин є основними типами родовищ четвертинних відкладень області льодовикової акумуляції. Залежно від потужності та фільтраційних властивостей водовмісних порід, умов залягання водоносних горизонтів, зв'язку з поверхневими водами та інших факторів структура та величини (до 10–50 тис. м3/добу, у переглиблених льодовикових долинах – до 100 тис. м3/добу та більше ) експлуатаційних запасів підземних вод родовищ цих типів можуть бути різними.

Пресні підземні води на території Білорусі На території Білорусі прісні підземні води пов'язані з трьома повсюдно витриманими водоносними комплексами (верхньопротерозойських відкладень і верхньої тріщинуватої зони кристалічного фундаменту, девонських відкладень, відкладів четвертинної системи), а також водоносними комплексами кембро-силурійських, силурійських , пермсько-тріасових, юрсько-крейдових та палеоген-неогенових утворень фрагментарного поширення З названих лише водоносний комплекс четвертинних відкладень націло представлений прісними водами питного регістру, у розрізі древніх відкладень прісні води присвячені верхнім, добре промитим частинам водоносних комплексів і з глибиною змінюються мінералізованими водами і розсолами.

Карта-схема потужності шару прісних підземних вод біля Білорусі 1 – ізолінії глибин залягання підошви шару прісних підземних вод, м. Області розвитку шару прісних вод потужністю понад: 2 – 450 м, 3 – 1000 м; 4 – різнопорядкові розломи; 5 - Північно-Прип'ятський розлом; 6 – характерні гідрогеохімічні аномалії; 7 – зона виклинювання сульфатно-доломитово-мергельної гіпсоносної пачки нарівського горизонту; 8 – найбільші зони розвантаження глибинних мінералізованих вод: І – Північно-Прип'ятська, ІІ – Березинська, ІІІ – Уборть-Птицька, ІV – Західно-Двінська

40036 544,0017,6014 617,602192,64–2923,5" title="(!LANG:Обсяг тіла прісних підземних вод на території Білорусі Площа поширенняОбсяг, км 3 Потужністьвідноснопресних вод шару, мкм 2 територіїводомістних(коеф) ,15-0,20) > 40036 544,0017,6014 617,602192,64-2923,5" class="link_thumb"> 23 !}Обсяг тіла прісних підземних вод на території Білорусі Площа поширення Обсяг, км 3 Потужність щодо прісних вод шару, мкм 2 території водовідміщуючих (коефіцієнт водовіддачі Білорусі, % пород 0,15–0,20) > ,0017,602192,64–2923,52 35 125903,07835,46–1180,61 300– ,4817,901589,23–2118,98 250– ,9615,407995,241199,28–1599,05 200–5,5 – ,0814,834617,91692,69–923,58 100– ,2811,432372,13355,82–474,43 40036 544,0017,6014 617,602192,64-2923,5 "> 40036 544,0017,6014 617,602192,64-2923,52 350-4001633 ,4817,0210 594,901589,23-2118,98 250-30031 980,9615,407995,241199,28-1599,05 200-25030 883,5216,28 0814,834617,91692,69-923,58 100-15023 721,2811,432372,13355,82-474,43 "> 40036 544,0017,6014 622,6 LANG:Обсяг тіла прісних підземних вод на території Білорусі Площа поширенняОбсяг, км 3 Потужністьвідноснопресних вод шару, мкм 2 територіїводомовних (коефіцієнт водовіддачі Білорусі, %порід0,15–0,20) >40036 544,0017,6014 617,6 ,5"> title="Обсяг тіла прісних підземних вод на території Білорусі Площа розповсюдженняОбсяг, км 3 Потужністьвідноснопресних вод шару, мкм 2 територіїводомовних (коефіцієнт водовіддачі Білорусі, %порід0,15–0,20) >40036 544,0017,6014 617,642"> !}

Ресурси підземних вод частинами світла та країн світу Середньобагаторічна величина річкового стоку світу на початку XXI ст. складає км3/рік. Сумарна величина природних ресурсів підземних вод, тобто. живлення підземних вод на всій території суші (без Антарктиди та Гренландії) становить близько км3/рік. По континентах вони зростають від 312 для Австралії та Океанії до км3/год біля Південної Америки (табл.). У глобальному масштабі природні ресурси підземних вод у середньому становлять 25-30% сумарних водних ресурсів (загального річкового стоку). Мінімальним співвідношенням ресурсів підземних та поверхневих вод відрізняється посушлива Австралія, порівняно низьким – Азія, максимальним – Європа. Посушливі (пустельні) регіони Австралії, Африки та Азії найбільш уразливі до сучасних багаторічних та внутрішньорічних змін ресурсоутворюючих елементів водного балансу [Джамалов Р.Г. Ресурси підземних вод частинами світу та країн світу/Р.Г. Джамалов, Т.І. Сафронова// Известия РАН. Географічна серія. – – 5. – С].

Сучасна забезпеченість водними ресурсами частин світу Частина світу Площа млн. км 2 Населення, млн. чол. Ресурси, км3/год Водозабезпеченість, тис. м 3 /рік поверхневих вод (річковий стік) підземнихвод співвідношення ресурсів підземного та сумарного річкового стоку, % ресурсами поверхневих вод ресурсами підземних вод на 1 км 2 на 1 чол. на 1 км2 на 1 чол. Європа Азія Африка Північна Америка Південна Америка Австрія та Океанія Вся суша* У т. ч Росія

Водні ресурси шести найбільших за територією країн світу КраїнаПлоща, тис. км 2 Населення, млн чол. ресурсами поверхневих підземних вод, тис. м 3 /рік 1 км 2 1 жителя Бразилия / / 14.0 Індія / / 0.4 Канада / / 33.0 Китай / / 0.4 Росія / / 6.3 США / / 3.2 Вся суша / / 1.9

Ресурси підземних вод в Білорусі У Республіці Білорусь централізоване водопостачання міст, міських та сільських селищ, промислових підприємств базується на використанні прісних підземних вод із затвердженими експлуатаційними запасами, приуроченими до водоносних горизонтів та комплексів четвертинних та дочетвертинних відкладень зони активного водообміну та здійснюється за допомогою експлуатації, як груп водозаборів, і одиночних свердловин. Прогнозні експлуатаційні ресурси прісних підземних вод загалом республіці оцінюються у тис. м3/сут. Нині розвідано лише 13% прогнозних ресурсів. Потенційні можливості використання підземних вод характеризуються їх природними ресурсами, що становлять тис. м3/добу.

Ресурси підземних вод у Білорусі Державним балансом запасів прісних підземних вод Республіки Білорусь станом на 1 січня 2010 р. враховано балансові запаси прісних підземних вод питного та господарського призначення на 282 ділянках (водозаборах) родовищ прісних підземних вод: з них на 278 запаси підземних вод розділені та затверджені для питних цілей та на 4 ділянках (водозаборах) – для технічних. Загальні балансові запаси прісних підземних вод суми категорій А+В+С 1 становлять 6598,5923 тис.м3/добу, зокрема, за категорією А – 3299,6706 тис.м3/добу, У – 2392,88343 тис. м3/сут., з 1 – 906,03827 тис.м3/сут. Забалансові запаси становлять 29,3 тис. м3/добу.

Розподіл балансових запасів прісних підземних вод по адміністративних областях Республіки Білорусь станом на м. Область Кількість родовищ Експлуатаційні запаси, тис. м 3 /добу. АВС1С1 С2С2 А+В+С 1 А+В+С 1 +С Брестська41425,95357,64682,441865,996906,996 Вітебська32440,78254,2198,52-893,5 Гомельська575535 -781,9 Мінська79996,56848,64239,8415,52085,02500,5 Могилівська43530,006 Всього за РБ,56598,0923

Схема гідрогеологічного районування Білорусі а) Гідрогеологічні басейни I – Прип'ятський (Дніпровсько-Донецький) II – Оршанський (Московський) III – Прибалтійський IV – Брестський (Мазовецько-Люблинський) V – Волино-Подільський б) А – Гідрогеологічні масиви: 1. Білоруський, 1 .Воронезький, 14. Українська; Б - Гідрогеологічні басейни: 3. Оршанський, 4. Брестський, 5. Прип'ятський, 6. Дніпровсько-Донецький, 11. Балтійський, 15. Волинський; В - Гідрогеологічні райони: 7. Поліський, 8. Жлобинський, 9. Брагінсько-Лоївський, 10. Латвійський, 12. Микашевичсько-Житковицький, 13. Луковсько-Ратнівський, 16. Бобруйский, 17. Городоцько-Хатецький.

Розподіл прогнозних ресурсів та експлуатаційних запасів підземних вод за артезіанськими басейнами (на р.) Адміністративні області, артезіанські басейни та річкові басейни Прогнозні ресурси підземних вод, тис. м 3 /добу Кількість ділянок родовищ Експлуатаційні запаси підземних вод за категоріями, тис. м 3 /сут Відношення експлуатаційних запасів до прогнозних ресурсів, % АВС1С1 С2С2 Усього АРТЕЗІАНСЬКІ БАСЕЙНИ 01937,776314,2 Брестський4153,829349,49255,30651,4-656,19615,8 Разом:49596,57065,092314,2

Розподіл балансових запасів прісних підземних вод за рівнем промислового освоєння суми категорій А+В+С1+С2 у 2009 р. п/п Область Кількість родовищ Експлуатаційні запаси, тис.м 3 /добу. АВС1С1 С2С2 Всього Експлуатовані: 2 Брестська 29372,05304,4572,8-749,3 3 Вітебська 20352,08165,7140,12-657,9 4 Гомельська 42504,3262,262,6 1 6 Мінська 45797,66621,54122,810,01552,0 7 Могилівська 25412,472845,446 8Усього,9363 9Неексплуатовані: 10 Брестська 1253,953,15 4153,834,8-274,0 13 Гродненська 854,168,686,1-208,8 14 Мінська 34198,9227,1117,0405,5948,5 15 Могилівська 18118,7179,76 66 2446,52091, Всього за РБ, 57065,0923

Мінеральні підземні води Мінеральними, на відміну від господарсько-питних, називаються природні води, особливості складу та властивостей яких (радіоактивність, підвищені концентрації звичайних та (або) наявність специфічних компонентів та ін.) дозволяють використовувати їх як лікувальні або промислові. Загальний вміст солі (мінералізація) вод становить від 1 до 35 г водорозчинених речовин в 1 дм3. Природні водні розчиниз солевмістом понад 35 г/дм3 називаються розсолами і практично всі їх хімічні різновидизастосовуються або можуть застосовуватись у бальнеотерапії. Максимальний солевміст природних розсолів може досягати г/дм3 і більше (Мойнакський лиман у Криму, 180 г/дм3; русло Узбою в районі санаторію «Мола-кара» в Туркменії, понад 300 г/дм3: Мертве море, до г/дм3, підземні розсоли Прип'ятського прогину, до г/дм3 та більше).

Мінеральні підземні води Основною особливістю хімічного складу мінеральних вод є присутність звичайних або специфічних компонентів (СО 2, H 2 S, N 2, Br, I, B, H 4 SiО 4, Rn, Fe, As, органічних речовин та багатьох інших) концентраціях, що перевищують спеціально розроблені критерії. Енергія гідрогеологічного розрізу, що містить мінеральні води (водоносні комплекси, горизонти, зони, ділянки та ін.), за аналогією з твердими корисними копалинами, називають продуктивними. Продуктивними можуть бути елементи як гірничо-складчастих, так і пластових гідрогеологічних систем різного віку та будови, у зв'язку з чим мінеральні води характеризуються широкою різноманітністю мінералізації, іонного, газового складу та властивостей.

Мінеральні підземні води Лікувальними мінеральними називаються води, що мають бальнеологічні властивості завдяки наявності в їх складі різних мінеральних, органічних або радіоактивних речовин, у тому числі газів, у терапевтично активних концентраціях. До основних компонентів складу підземних вод, що становлять інтерес для бальнеології, відносяться СО 2св, H 2 S, Fe, As, Br, I, H 4 SiО 4, Rn, органічні речовини. Мають істотне значення лужно-кислотний стан, температура, загальний змістрозчинених компонентів, і навіть у зв'язку з токсичністю – підвищені концентрації деяких іонів, зокрема низки металів.

Основні показники та норми оцінки мінеральних лікувальних вод. H2SH2S10 As0,7 Fe 4 Про 3 20 Br25 I5 H 2 SiО 3 + HSiО 3, мг/дм 3 50 Rn, нКі/дм 3 5

Гранично допустимі концентрації(ГДК) деяких токсичних та шкідливих речовиндля питних мінеральних вод. 3 50,0 NH 4 2,0 Органічні речовини (у сумі)10,030,0 Феноли0,001

Мінеральні підземні води В основі впливу на організм людини вод з різними мінералізацією та складом лежать, зокрема, осмотичні та дифузійні явища, оскільки плазма крові є хлоридним натрієвим розчином, що містить білки та інші органічні речовини, з формулою іонного складу: Загальна концентрація цих іонів у крові становить близько 300 ммоль/дм3, тому кожна вода в залежності від її складу може бути «гіпо-», «з»- або «гіпертонічної» по відношенню до плазми крові, що визначає напрям осмотичних і дифузійних процесів. Залежно від складу ізотонічними можуть бути води з мінералізацією від 84 до 130 г/дм3. Води з такою мінералізацією та меншою застосовують на курортах для пиття, з мінералізацією 2–8 г/дм3 – як лікувально-столові, з мінералізацією 10–140 г/дм3 – як купальні. При перевищенні цих норм вода підлягає розведенню за умови збереження кондиційності за терапевтично активними компонентами.

Мінеральні підземні води Залежно від складу фармакологічно активних компонентів та газів мінеральні води поділені на вісім основних бальнеологічних груп із підгрупами за газовим складом: 1) вуглекислі; 2) сульфідні (СН 4, N 2 або 2); 3) залізисті, миш'яковисті та ін. (N 2, 2); 4) бромні, йодобромні та йодні (N 2, CH 4)2-; 5) із підвищеним вмістом органічних речовин (N 2, CH 4); 6) радонові (N 2, 2); 7) крем'янисті термальні (N 2, CH 4, 2); 8) без специфічних компонентів та властивостей – включає лікувальні мінеральні води, бальнеологічна дія яких визначається складом макрокомпонентів та величиною мінералізації.

Промислові води Промисловими називаються води, що містять корисні компоненти (бром, йод, бор та ін.) у кількостях, що забезпечують їх рентабельний видобуток та переробку з використанням сучасних технологійяк сировина для хімічної промисловості. Крім зазначених елементів, з підземних вод витягують літій, рубідій, цезій, калій, магній, кухонну сіль, сульфат натрію, радій, стронцій, гелій та ін чим встановлюються різні абсолютні величиницих показників для районів з різними геолого-гідрогеологічними та економіко-географічними умовами; по-друге, необхідність перегляду цих показників залежно від рівня розвитку технічних засобів, технології виробництва, попиту даний видмінеральної сировини і т.д.

Теплоенергетичні води Теплоенергетичними називаються води із температурою понад 85°С. Однак у деяких випадках для цілей теплофікації використовуються також води з температурою 20–35°С. Термальні підземні води – нетрадиційне, самозаповнюване та екологічно чисте джерело енергії. Вони використовуються для вироблення електроенергії (100–180°С), теплофікації та гарячого водопостачання житлових та промислових комплексів (70–100°С), у теплично-парниковому господарстві, тваринництві, риборозведенні, для відтавання багаторічно-мерзлих порід, у бальнеологічних цілях ( менше 70 ° С). Принагідно з термальних вод у ряді випадків вилучають цінні компоненти: Li, В, Br, I, рідкісні метали та ін. передачі» тепла підземних вод штучним теплоносіям та ін.

Теплоенергетичні води За В.І. Кононову, гідротермальні ресурси можна розділити на великі групи: 1) формуються у регіональному тепловому полі (пластові води артезіанських басейнів); 2) формуються в аномальних геотермічних умовах під впливом магматичних та вулканічних процесів (тріщинні та тріщинно-жильні води гірничо-складчастих областей). Значні ресурси парогідротерм (100–180°С), що володіють високим теплоенергетичним потенціалом, є лише у другій групі – в областях сучасного вулканізму, кайнозойської складчастості та рідко – у глибоких зонах герцинських платформ. У Росії, наприклад, до них належать райони південного сходу Камчатки, Курильських островів та Західного Сибіру, де мезокайнозойські відкладення на глибинах понад 1,5-3,0 км містять величезні запаси вод із температурою до 150°С. Більша частинаресурсів термальних вод з температурою 70–90°С зосереджена в надрах гірничо-складчастих областей, міжгірських западин та передгірських прогинів. Великі запаси низько- і среднепотенциальных вод (35–70°С) є у глибоких частинах артезіанських басейнів Російської платформи, Західно-Сибірської та Скіфської плит, де є великі родовища (Омське, Томське, Махачкалінське та інших.).

Теплоенергетичні води Родовищем теплоенергетичних вод називається балансово-гідродинамічний елемент підземної гідросфери з термальними водами, тепловий потенціал, склад, якість та запаси яких задовольняють техніко-економічні вимоги енергетики на сучасному етапі її розвитку. Оскільки мінералізація термальних вод може змінюватися від 0,3 до 200 г/дм3 і більше при різному іонному складі, застосування різних технологічних схем при використанні теплоенергетичних вод для виробництва електроенергії або інших цілей багато в чому визначається їх хімічним складом і температурою. Найбільш економічними є води з незначною мінералізацією та відсутністю агресивних компонентів (H 2 S, 2, NH 4 та ін). Вони можуть безпосередньо прямувати в турбіни (у вигляді пари або пароводяної суміші), опалювальну, водопровідну мережу і т.д. При високому вмісті солей та (або) наявності агресивних компонентів потрібен проміжний пароперетворювач, в якому тепло води передається вторинному теплоносія, що циркулює в замкнутому циклі. Це дорожчі, але іноді й рентабельніші установки, що дозволяють здійснювати попутне вилучення з підземних вод цінних компонентів.

Підземні води є корисними копалинами, запаси якого на відміну від інших видів корисних копалин відновлюються в процесі експлуатації. Площі водоносних горизонтів та їх комплексів, у межах яких є умови для відбору підземних вод певного складу, що відповідає встановленим кондиціям, у кількості, достатньої для економічно доцільного їх використання, називається родовищами підземних вод. За характером використання підземні води поділяються на 4 види: питні та технічні, що застосовуються для господарсько-питного та виробничо-технічного водопостачання, зрошення земель та обводнення пасовищ; лікувальні мінеральні води, що використовуються в бальнеологічних цілях та як столові напої; теплоенергетичні (включаючи пароводяні суміші) – для теплопостачання промислових, сільськогосподарських та цивільних об'єктів, а в окремих випадках – і для вироблення електроенергії; промислові води- Вилучення з них цінних компонентів. У ряді випадків підземні води одночасно є мінеральними та теплоенергетичними, промисловими та теплоенергетичними, у зв'язку з чим вони розглядаються як комплексна корисна копалина. Родовища прісних і солонуватих вод, що використовуються для господарсько-питного водопостачання та зрошення, поділяються на основні типи: родовища річкових долин, артезіанських басейнів, конусів винесення передгірних шлейфів та міжгірських западин, обмежених за площею структур або масивів тріщинних та тріщинно-карстових , піщаних масивів пустель і напівпустель, надморених та міжморенних водольодовикових відкладів, областей розвитку багаторічномерзлих порід.

Оцінюючи можливості використання підземних вод проводиться підрахунок експлуатаційних запасів підземних вод. Ці дані використовуються при розробці схем розвитку народного господарства, складанні річних, п'ятирічних та довгострокових державних планів економічного та соціального розвитку, планування геологорозвідувальних робіт, а за родовищами - для проектування водозабірних споруд та підприємств, що видобувають та використовують підземні води. Розрізняють також прогнозні ресурси підземних вод, наявність яких передбачається на основі загальних гідрогеологічних уявлень, теоретичних передумов, результатів геологічного та гідрогеологічного картування, геофізичних, гідрохімічних, гідрологічних та воднобалансових досліджень. Вони оцінюються в межах артезіанських басейнів, гідрогеологічних масивів та районів та відображають їх потенційні експлуатаційні можливості.

Запаси підземних вод- кількість води, що міститься у водоносному горизонті в природних умовах або що надходить до нього внаслідок проведення водогосподарських заходів. Під терміном " запаси підземних вод " часто розуміють також кількість води, яка може бути використана. Існує ряд класифікацій запасів підземних вод з метою оцінки кількості підземних вод. У більшості з них розрізняють поняття "ресурси" та "запаси". Терміном "запаси" зазвичай позначають обсяг (масу) підземних вод у водоносному горизонті, терміном "ресурси" - витрата підземних вод за одиницю часу. Виділяють природні та пружні запаси. Природні (звані також статичними, геологічними, віковими чи ємнісними) запаси підземних вод характеризують об'ємних одиницяхзагальна кількість води у водоносному пласті, пружні запаси - кількість води, що вивільняється при розтині водоносного пласта та зниженні пластового тиску в ньому при відкачуванні або самовиливі за рахунок об'ємного розширенняводи та зменшення порового простору самого пласта.

У практиці гідрогеологічних досліджень зазвичай проводять оцінку природних та експлуатаційних ресурсів підземних вод. Природні ресурси (або динамічні запаси) характеризують величину живлення підземних вод рахунок інфільтрації атмосферних опадів, поглинання річкового стоку і перетікання з інших водоносних горизонтів, сумарно виражену величиною витрати потоку чи товщиною шару води, що у підземні води. Середньобагаторічна величина живлення підземних вод, за вирахуванням випаровування, дорівнює величині підземного стоку, тому при регіональних оцінках природні ресурси підземних вод часто виражаються середньорічними і мінімальними значеннями модулів підземного стоку.

Експлуатаційні запаси підземних вод (ресурси) - кількість води, яка може видобуватися в одиницю часу з водоносного горизонту раціональним у техніко-економічному відношенні водозабором при заданому режимі експлуатації та за якістю води, що відповідає вимогам протягом усього розрахункового періодуексплуатації. Експлуатаційні запаси (ресурси) є одним із основних критеріїв можливості та доцільності використання підземних вод для різних цілей. При цьому, за традицією, що склалася, при регіональних оцінках зазвичай користуються терміном "експлуатаційні ресурси", а при оцінках для водопостачання конкретних об'єктів - "експлуатаційні запаси". При оцінці експлуатаційних запасів (ресурсів) враховується можливість використання природних (у тому числі пружних) запасів, природних ресурсів, а також залучених (додаткових) ресурсів, що утворюються безпосередньо внаслідок експлуатації водозаборів (залучення поверхневих вод, підземних вод "непродуктивних" горизонтів тощо) .).

Важливим джерелом формування експлуатаційних запасів можуть бути штучні запаси і ресурси, створювані рахунок закачування поверхневих вод у природні підземні ємності з допомогою спеціальних споруд, фільтраційних втрат з водоймищ і каналів, інфільтрації поливних вод зрошуваних масивах тощо. Ресурси (запаси) прісних підземних вод визначають на локальних ділянках з метою водопостачання конкретних об'єктів (міст, підприємств) та великих території, котрим дається регіональна оцінка природних і експлуатаційних ресурсів з перспективного планування можливостей використання підземних вод. Оцінка експлуатаційних запасів підземних вод на локальних ділянках проводиться на підставі спеціальних розвідувальних гідрогеологічних робіт або даних експлуатації діючих водозаборів стосовно виділених родовищ підземних вод або їх окремих ділянок.

Експлуатаційні запаси підземних вод залежно від ступеня розвіданості родовищ, вивченості якості вод та умов експлуатації поділяються на 4 категорії – А, В, С1 та С2. До категорії А належать запаси, розвідані та вивчені з детальністю, що забезпечує повне з'ясування умов залягання, будови, величин напору та фільтраційних властивостей водоносних горизонтів, умов їх харчування, можливостей поповнення експлуатаційних запасів, встановлення зв'язку водоносних горизонтів між собою та з поверхневими водами, вивчення якості підземних вод із достовірністю, що підтверджує можливість їх використання за заданим призначенням на розрахунковий термін водоспоживання. Експлуатаційні запаси підземних вод категорії А визначаються за даними експлуатації, дослідно-експлуатаційних або дослідних відкачування стосовно наміченої схеми розташування каптажних споруд. У практиці щодо запасів категорії А допускається розрахункова екстраполяція результатів експлуатації та досвідчених даних.

До категорії В належать запаси, розвідані та вивчені з детальністю, що забезпечує з'ясування основних особливостей умов залягання, будови та живлення водоносних горизонтів, встановлення зв'язку підземних вод (запаси яких оцінюються) з іншими водоносними горизонтами та з поверхневими водами, визначення приблизної кількості природних водних ресурсів як можливих джерел поповнення експлуатаційних запасів підземних вод Якість підземних вод має бути вивчена з такою ж детальністю, як і для запасів категорії А. Експлуатаційні запаси категорії В визначають у межах детально вивченої ділянки за даними дослідних відкачування або розрахункової екстраполяції стосовно наміченої схеми водозабору.

Запаси категорії С1 вивчаються з детальністю, що забезпечує з'ясування загальних рисахбудови, умов залягання та поширення водоносних горизонтів. Якість підземних вод вивчається тією мірою, щоб можна було заздалегідь вирішити питання можливості їх використання за заданим призначенням. Запаси оцінюються за даними пробних відкачування з одиничних свердловин, а також за аналогією зі схожими районами.

ЗАПАСИ ПІДЗЕМНИХ ВОД (а. subsurface water storage; н. Untergrundwasservorrate; ф. ressources en eaux souterraines; і. reservas de aguas subterraneas) — кількість води, що міститься у водоносному горизонті в природних умовах або надходить до нього в результаті проведення водоспаду. Під терміном " запаси підземних вод " часто розуміють також кількість води, яка може бути використана. Існує ряд класифікацій запасів підземних вод з метою оцінки кількості підземних вод. У більшості з них розрізняють поняття "ресурси" та "запаси". Терміном "запаси" зазвичай позначають обсяг (масу) підземних вод, терміном "ресурси" - витрата підземних вод в одиницю часу. Виділяють природні та пружні запаси. Природні (звані також статичними, геологічними, віковими або ємнісними) запаси підземних вод характеризують в об'ємних одиницях загальну кількість води у водоносному пласті, пружні запаси - кількість води, що вивільняється при розтині водоносного пласта і зниженні пластового тиску в ньому при відкачуванні розширення води та зменшення порового простору самого пласта.

Експлуатаційні запаси підземних вод (ресурси) — кількість води, яка може видобуватися в одиницю часу з водоносного горизонту раціональним у техніко-економічному відношенні водозабором при заданому режимі експлуатації та якості води, що задовольняє вимогам протягом усього розрахункового періоду експлуатації. Експлуатаційні запаси (ресурси) є одним із основних критеріїв можливості та доцільності використання підземних вод для різних цілей. При цьому, за традицією, що склалася, при регіональних оцінках зазвичай користуються терміном "експлуатаційні ресурси", а при оцінках для водопостачання конкретних об'єктів - "експлуатаційні запаси". При оцінці експлуатаційних запасів (ресурсів) враховується можливість використання природних (у тому числі пружних) запасів, природних ресурсів, а також залучених (додаткових) ресурсів, що утворюються безпосередньо внаслідок експлуатації водозаборів (залучення поверхневих вод, підземних вод "непродуктивних" горизонтів тощо) .).

Важливим джерелом формування експлуатаційних запасів можуть бути штучні запаси і ресурси, створювані рахунок закачування поверхневих вод у природні підземні ємності з допомогою спеціальних споруд, фільтраційних втрат з водоймищ і каналів, інфільтрації поливних вод зрошуваних масивах тощо. p align="justify"> Ресурси (запаси) прісних підземних вод визначають на локальних ділянках з метою водопостачання конкретних об'єктів (міст, підприємств) і великих території, для яких дається регіональна оцінка природних та експлуатаційних ресурсів з метою перспективного планування можливостей використання підземних вод. Оцінка експлуатаційних запасів підземних вод на локальних ділянках проводиться на підставі спеціальних розвідувальних гідрогеологічних робіт або даних експлуатації діючих водозаборів стосовно виділених родовищ підземних вод або їх окремих ділянок.

Експлуатаційні запаси підземних вод залежно від ступеня, вивченості якості вод та умов експлуатації поділяються на 4 категорії - А, В, С1 та С2. До категорії А належать запаси, розвідані та вивчені з детальністю, що забезпечує повне з'ясування умов залягання, будови, величин напору та фільтраційних властивостей водоносних горизонтів, умов їх харчування, можливостей поповнення експлуатаційних запасів, встановлення зв'язку водоносних горизонтів між собою та з поверхневими водами, вивчення якості підземних вод із достовірністю, що підтверджує можливість їх використання за заданим призначенням на розрахунковий термін водоспоживання. Експлуатаційні запаси підземних вод категорії А визначаються за даними експлуатації, дослідно-експлуатаційних або дослідних відкачування стосовно наміченої схеми розташування каптажних споруд. У практиці щодо запасів категорії А допускається розрахункова екстраполяція результатів експлуатації та досвідчених даних.

Запаси категорії С1 вивчаються з детальністю, що забезпечує з'ясування загалом будови, умов залягання та поширення водоносних горизонтів. Якість підземних вод вивчається тією мірою, щоб можна було заздалегідь вирішити питання можливості їх використання за заданим призначенням. Запаси оцінюються за даними пробних відкачування з одиничних свердловин, а також за аналогією зі схожими районами.

До категорії С2 відносяться запаси, встановлені на підставі загальних геолого-гідрогеологічних даних, підтверджених випробуванням водоносного горизонту в окремих точках або за аналогією. Якість підземних вод також визначається за пробами, взятими в окремих точках водоносного горизонту, або за аналогією. Експлуатаційні запаси категорії С2 оцінюються у межах водоносних комплексів та виявлених сприятливих структур. Регіональна оцінка природних та експлуатаційних ресурсів підземних вод виконана вперше у світовій практиці. Результати оцінки показують, що найбільшими ресурсами характеризуються міжгірські западини та передгірні прогини у гірничоскладчастих областях країни, що відрізняються сприятливими умовами формування підземних вод. Модулі експлуатаційних ресурсів у цих районах сягають 10 л/с. Південного Тянь-Шаню та ін.). Сприятливі природні умови накопичення підземних вод відзначаються у великих артезіанських басейнах платформного типу (Московському, Дніпрово-Донецькому, Прибалтійському, Західносибірському та ін.). Модулі експлуатаційних ресурсів складають від 1-2 до 3-5 л/с.км 2 дебіти групових водозаборів вимірюються сотнями л/с, в долинах річок - до 1 м 3 /с.

Найбільш несприятливими гідрогеологічними умовами характеризуються Балтійський та Український кристалічний щити, деякі райони Північного та Південного Уралу, Сибіру, Крайньої Півночі, Північного Сходу, Далекого Сходу, Центрального та ін. Модулі експлуатаційних ресурсів на більшій частині території цих районів не перевищують 0,1 л с.км 2 лише на більш обводнених ділянках досягаючи 1-2 л/с.км 2 .

У CCCP відповідно до Основ водного законодавства використання прісних підземних вод, не пов'язане з , як правило, не допускається, і тільки в районах, де відсутні поверхневі джерела, але є достатні експлуатаційні запаси прісних підземних вод, можлива їх експлуатація для інших цілей за спеціальністю дозволу державних органів, що регулюють використання та охорону водних ресурсів. Про розподіл та використання ресурсів мінеральних та

Федеральне Агентство освіти Російської Федерації

Астраханський Державний Університет

Природний інститут

Геолого – географічний факультет

Дипломна робота

По темі : «Оцінка експлуатаційних запасів підземних вод за наявності природних ресурсів, що залучаються»

Роботу виконав:

ст. 5-го курсу ЗІГ-51

Башлаєв С.П.

Науковий керівник:

Старший викладач

Соловйова А.В.

АСТРАХАНЬ 2013 р.

Вступ

Глава I. Ресурси та запаси підземних вод

1.1 Загальне поняття про ресурси та запаси

1.2 Різновиди ресурсів

1.3 Запаси підземних вод

Розділ II. Оцінка ресурсів підземних вод

2.1 Види робіт та методи визначення регіональних ресурсів

2.2 Районування територій у зв'язку з регіональною оцінкою прогнозних експлуатаційних ресурсів

2.3 Види робіт, які виконуються у зв'язку з регіональною оцінкою експлуатаційних ресурсів

2.4 Методика оцінки прогнозних регіональних експлуатаційних ресурсів

2.4.1 Гідродинамічний розрахунок прогнозних регіональних ресурсів

2.4.2 Оцінка прогнозних регіональних експлуатаційних ресурсів при перетіканні води з водоносного горизонту, що знаходиться вище.

2.4.3 Оцінка природних (геологічних) запасів підземних вод

2.4.4 Оцінка ресурсів, що залучаються

Розділ III. Оцінка експлуатаційних запасів підземних вод

3.1 Методи визначення експлуатаційних запасів

3.1.1 Гідродинамічний метод

3.1.1.1 Необмежений за площею водоносний пласт

3.1.1.2 Напівобмежений пласт

3.1.1.3 Пласт-смуга з двома кордонами

3.1.1.4 Пласти з круговим контуром живлення

3.1.2 Гідравлічний метод

3.1.3 Спільне використання гідродинамічного та гідравлічного методів

3.1.4 Балансовий метод

Розділ IV. Використання ЕОМ при оцінці запасів підземних вод

4.1 Програмне забезпечення

4.2 Визначення фільтраційно-ємнісних властивостей водоносних горизонтів

4.3 Чисельне моделювання гідродинамічних та гідрогеохімічних процесів

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Підземні води відіграють істотну роль розвитку різних галузейнародного господарства нашої країни. Залежно від потреб галузей народного господарства всі типи підземних вод поширених у гідросфері можна розділити на чотири групи: прісні, термальні, мінеральні та промислові.

Для цих типів підземних вод нині розроблено загальні принципи та методи їх розвідки. Наприклад, загальним науково-методичним прийомом є стадійність розвідки родовищ підземних вод, що дозволяє за допомогою послідовних наближень виявити родовища за результатами детальних пошуків, вивчити умови формування експлуатаційних ресурсів за даними попередньої розвідки та підготувати його до промислового освоєння за результатами детальної розвідки об'єкта. До загальних принципів слід також віднести принцип економічної доцільностірозвідки родовищ та ін.

Разом з тим вивчення кожного виділеного типу підземних вод має специфічні особливості, головною з яких є визначення основних параметрів, необхідних для оцінки експлуатаційних запасів. Так, для мінеральних підземних вод, крім виявлення їхньої кількості на родовищі (експлуатаційні запаси), необхідно за результатами розвідки якісно та кількісно оцінити газовий склад, а також стійкість у процесі експлуатації певних корисних для бальнеології хімічних компонентів.

При розвідці родовищ термальних підземних вод необхідно оцінити такий параметр, як теплоємність підземних вод, а при розвідці промислових підземних вод - вміст у них (запаси) того чи іншого корисного компонента, витяг якого намічається під час експлуатації. Є певна специфіка й у методиці розвідки персних, термальних, мінеральних і промислових підземних вод, що у принципах розміщення розвідувальних свердловин, проведенні дослідно-фільтраційних робіт, соціальній та застосуванні засобів розвідки. Враховуючи ці обставини, цілком правомірним є самостійний розгляд методики пошуків, розвідки та оцінки експлуатаційних запасів різних типів підземних.

Оскільки прісні підземні води використовуються переважно для господарсько-питного водопостачання міст, селищ та сільськогосподарських об'єктів, планомірне забезпечення цими водами народного господарства з урахуванням водоспоживання, що зростає, слід розглядати як найважливішу соціальну проблему нашого суспільства.

Частка підземних вод у водопостачанні міських поселень – близько 35-40%; для сільських населених пунктів – близько 85%. При цьому - чим крупніше місто, тим, як правило, менша частка використання підземних вод: для великих міст (більше 100 тис.) вона становить вже лише близько 29%, а у найбільших містах (з населенням понад 250 тис. осіб) половині випадків використовуються лише поверхневі води (Москва, С.-Петербург, Н.-Новгород, Єкатеринбург, Омськ, Ростов н/Дону, Владивосток та ін.).

Така ситуація властива більшості великих міст світу і пояснюється цілком прозовими економічними причинами. Для отримання необхідного обсягу підземних вод питної якості (для водозабезпечення великого міста – кілька мільйонів куб.м на добу) потрібно задіяти цілу групу великих родовищ на значних площах. Вони мають бути достатньо віддалені від міської території, щоб можна було організувати ефективну санітарну охорону водозабірних споруд. Створення протяжних (десятки кілометрів) магістральних водоводів великого перерізу для перегону води, що видобувається в місто, вимагає величезних капітальних і експлуатаційних витрат; Важливими у разі стають і питання землевідведення під такі великі лінійні інженерні споруди.

Метою даної є оцінка експлуатаційних запасів підземних вод за наявності природних ресурсів, що залучаються. Для досягнення цієї мети було поставлено такі завдання:

1) Вивчити по літературним джереламінформацію про експлуатаційні запаси підземних вод;

2) Вивчити інформацію про природні ресурси, що залучаються;

3) Вивчити методи визначення експлуатаційних запасів.

Глава I. Ресурси та запаси підземних вод

1.1 Загальне поняття про ресурси та запаси

Поняття про ресурси та запаси підземних вод включає різні їх категорії, що відрізняються як умовами формування, так і особливостями гідрогеологічних досліджень, що забезпечують обґрунтування тієї чи іншої категорії.

Гранично чітко різницю цих понять було сформульовано Биндеманом Н.Н. (1970 р.): «Правильніше говорити не про «запаси» підземних вод, а про «ресурси» підземних вод, розуміючи під цим терміном забезпечення у водному балансі даного району надходження підземних вод і залишаючи за терміном «запаси» лише визначення тих кількостей води, що знаходяться в даному басейні чи шарі незалежно від надходження води та витрати, а залежно від його ємності». На відміну від інших корисних копалин, запаси та ресурси підземних вод зазвичай вимірюються в одиницях витрати.

Відмінності запасів та ресурсів підземних вод знаходять вираження у принципово різному їх зміні під час експлуатації. Природні запаси підземних вод під час експлуатації обов'язково зменшуються, оскільки за відкачуванні завжди відбувається зниження рівня води і, отже, те чи інше зменшення її маси у водоносному горизонті. Навпаки, природні ресурси підземних вод під час експлуатації не тільки не зменшуються, але в ряді випадків збільшуються. Зниження напору підземних вод у пласті при відкачуванні може викликати підтікання води з річок, зменшити випаровування з поверхні ґрунтових вод, викликати або посилити перетікання води з вище і нижче розташованих водоносних горизонтів через відносно слабко проникні шари, вікна. Отже, під час експлуатації водозаборів запаси підземних вод зменшуються, а ресурси зростають.

Запаси та ресурси підземних вод можна поділити за їх генезою на такі види: 1) природні запаси та ресурси; 2) штучні запаси та ресурси; 3) ресурси, що залучаються.

1.2 Різновиди ресурсів

На основі ряду ознак ресурси поділяються за певним групам. Насамперед, беруться до уваги їхній генезис, з урахуванням якого виділяють природні та штучні (що формуються під антропогенним впливом) ресурси.

Природні ресурси - це сумарна величина живлення водоносного горизонту у природних умовах (отже, і величина природного розвантаження). p align="justify"> Формування природних ресурсів зумовлюють природні фактори (атмосферні опади, поверхневі води, сусідні водоносні горизонти). Ці ресурси забезпечують витрати підземних потоків, які змінюються під впливом таких чинників.

Штучні ресурси забезпечуються антропогенним впливом за рахунок створення спеціальних водосховищ на площі живлення водоносних горизонтів або закачування (магазинування) води по свердловинах у водоносні горизонти.

Враховуючи площу поширення, виділяють регіональні та локальні ресурси. Поряд із цими групами відокремлено такий різновид, як експлуатаційні ресурси, за рахунок яких забезпечуються запаси підземних вод при експлуатації водоносних горизонтів.

Штучні ресурси підземних вод - харчування водоносних горизонтів при фільтрації з каналів і водосховищ, на площах зрошення, при цілеспрямованих заходах посилення їх харчування. Штучні ресурси, як і природні, мають розмірність витрати.

Залучені ресурси - посилення живлення підземних вод, викликане утворенням депресійних вирв при експлуатації водозаборів (виникнення або посилення фільтрації з річок, збільшення живлення ґрунтових вод атмосферними опадами внаслідок зменшення випаровування з поверхні ґрунтових вод при видаленні їх дзеркала від землі).

При експлуатації підземних вод використовують у тому мірою всі перелічені вище види ресурсів підземних вод.

1.3 Запаси підземних вод

За різними ознаками нині виділяється також кілька груп запасів підземних вод.

Природні запаси - маса гравітаційної води в пласті у природних умовах. Та частина цієї маси, яка може бути вилучена з напірного водоносного горизонту за рахунок пружних властивостей води та гірських порід без осушення пласта, називається пружними запасами. Оцінюючи запасів підземних вод для водопостачання (прісні води) запаси зручніше висловлювати не масою, а обсягом води, оскільки чисельно значення одиниці і обсягу води у разі досить близькі. У такому наближеному трактуванні природні запаси дорівнюють сумі обсягу води, укладеної в пласті (ці запаси іноді називають «ємнісними»), і обсягу води, що видобувається в напірних умовах без осушення пласта («пружні запаси»). Величина останніх у порівнянні з ємнісними запасами зазвичай становить частки пропети.

Штучні запаси підземних вод-це їх обсяг у пласті, що утворився в результаті зрошення, підпору водосховищами, штучного заводнення пласта.

Експлуатаційні запаси підземних вод - кількість підземних вод, яка може бути отримана раціональними в техніко-економічному відношенні водозабірними спорудами при заданому режимі експлуатації та за якістю води, що відповідає вимогам протягом усього розрахункового терміну водоспоживання. Кількість води, про яку йдеться у наведеному вище визначенні, рекомендується висловлювати витратою води. Отже, строго кажучи, йдеться не про експлуатаційні запаси, а про експлуатаційні ресурси водоносного горизонту. З терміном експлуатаційні запаси можна погодитись лити з практичної точки зору - ДКЗ стверджує запаси корисних копалин (переважна їх частина - тверді копалини, де термін «запаси» є точним), а не ресурси.

Термін «експлуатаційні ресурси» застосовується за прогнозними оцінками у регіональному плані, як характеристика потенційних можливостей експлуатації підземних вод у тому чи іншому великому регіоні.

З урахуванням їх заповнення виділяють запаси, що заповнюються (за умови надходження ресурсів) і незаповнювані (за відсутності джерел їх формування). До останніх належать, звані, геологічні запаси підземних вод, рівні обсягу води у горизонті.

Як і ресурси, запаси з урахуванням площі їх поширення, поділяються на регіональні та локальні, а на основі генетичних ознак – на природні та штучні (накопичуються за участю антропогенного впливу). Якщо запаси певного горизонту заповнюються частково за рахунок припливу води з інших водоносних об'єктів, то кількість води, що надходить з них, відносять до запасів, що залучаються.

Особливу групу складають експлуатаційні запаси, які можуть бути вилучені або вилучаються з водоносних об'єктів, що експлуатуються, насамперед, з родовищ підземних вод з дотриманням природоохоронних заходів (7). Як правило, експлуатаційні запаси приурочені до родовищ підземних вод, що забезпечують економічно обґрунтований видобуток. Ступінь складності цих родовищ (чи його ділянок) різна. У зв'язку з цим вони поділяються на три групи.

До першої з них присвячені експлуатаційні запаси родовищ підземних вод із простими умовами. На площі їх поширення водоносні горизонти (підрозділи) витримані за площею та будовою, однорідні за фільтраційними властивостями, забезпечені харчуванням (ресурсами) та характеризуються стійким кондиційним хімічним складом.

Друга група родовищ підземних вод характеризується складною будовою, а також складними гідрогеохімічними та геотермічними умовами. При цьому, однак, можна оцінити зміни різних компонентівприродного середовища, застосовуючи в обмежених обсягах спеціальні технології при розвідці та освоєнні запасів.

У третю групу входять експлуатаційні запаси родовищ з дуже складними умовами, що характеризуються невитриманою геологічною будовою, крайньою мінливістю потужностей та фільтраційних властивостей порід, що водовміщають, а також складними гідрогеохімічними та геотермічними умовами. p align="justify"> Проведення розвідувальних робіт на таких родовищах вимагає застосування спеціальних дорогих технологій, реалізація яких на стадії розвідки може бути технічно нездійсненна або економічно недоцільна.

Експлуатаційні запаси поділяються на категорії (А, В, С1, С2) за ступенем вивченості умов формування, кількості та якості підземних вод, а також умов експлуатації та підготовленості родовищ підземних вод до подальшого вивченнячи освоєння.

За умовами освоєння, господарського та економічного значення експлуатаційні запаси поділяються на балансові та позабалансові. До першої з цих груп належать запаси, доцільність використання яких встановлена на основі всіх геолого-економічних та санітарно-гігієнічних факторів, що враховуються діючими інструктивними документами. Можливість їх використання має бути підтверджена відповідними федеральними чи територіальними органами. До позабалансових відносяться запаси, використання яких на період оцінки не може бути визнано за доцільне з низки причин (техніко-економічним, технологічним, екологічним).

Розділ II. Оцінка ресурсів підземних вод

2.1 Види робіт та методи визначення регіональних ресурсів

Виявлення та оцінка регіональних ресурсів підземних вод проводяться безвідносно до родовищ цих вод у зв'язку з тим, що подібні ресурси є необхідною складовоюгідрогеологічні характеристики будь-якого регіону. Основою їхньої оцінки є результати гидрогеологических зйомок, найчастіше середнього масштабу (1:200000), зокрема державних. Результати, що отримуються при цьому, дозволяють визначати модулі підземного стоку та їх зміни в річних циклах. Такі модулі дуже інформативні для розчленованих гірських районів.

Оцінюючи регіональних ресурсів (природних) однією з основних методів є розчленування гидрографов річок , у витраті яких до 20-30%, інколи ж і більше, посідає підземний стік. Методи розчленування цього графіка, що відбиває зміну витрати ріки, мають кілька модифікацій. Використання кожної їх дозволяє оцінити підземний витрата з різною точністю (10). Витрати річок у межені періоди характеризують мінімальну величину природних регіональних ресурсів підземних вод. Для наближення її до істинному значеннювикористовуються різні прийоми, що ґрунтуються на введенні поправок, у тому числі з урахуванням результатів режимних спостережень за витратою джерел (11).

Оцінити природні регіональні ресурси дозволяє також балансовий метод . При цьому ресурси підземних вод приймаються рівними різниціоб'ємів води при максимальному і мінімальному положеннях рівнів у горизонті, що вивчається. Останні фіксуються в процесі режимних гідрогеологічних спостережень мінімум у трьох перерізах (свердловини). Час виміру рівнів у процесі режимних спостережень вибирається те щоб виявити його мінімальне і максимальне становище щонайменше ніж у одному циклі підйом - спад - підйом рівня. Обробка отриманих даних (наприклад, методом кінцевих різниць) дозволяє оцінити величину живлення водоносного горизонту, що характеризує його природні ресурси.

2.2 Районування територій у зв'язку з регіональною оцінкою прогнозних експлуатаційних ресурсів

Питання районування територій, пов'язані з оцінкою прогнозних ресурсів підземних вод, висвітлено у роботах Н.М. Біндемана (1), Б.І. Куделіна та ін (12). Оцінюючи ресурсів підземних вод велике значеннямає їх взаємозв'язок із поверхневими водами. У зв'язку з цим, Б.В. Боревським та Л.С. Виразковим запропоновано підхід до районування верхньої гідродинамічної зони, що враховує цей взаємозв'язок. Крім того, при цьому береться до уваги співвідношення площ живлення ресурсів підземних вод та площ, де можлива їхня експлуатація. На цій основі виділено групи районів.

Території групи А характеризуються широким площим розповсюдженням водоносних горизонтів, що містять прісні підземні води. На всій їхній площі можлива експлуатація водоносних горизонтів. Площі можливого розміщення водозаборів збігаються з площами живлення водоносних горизонтів.

Райони групи Б відрізняються обмеженим поширенням горизонтів прісних підземних вод, причому експлуатація останніх можлива на всій їх площі. Ділянки розташування водозаборів не збігаються з областями живлення підземних вод (замкнуті або смугоподібні обводнені структури депресії). Територія харчування найчастіше перевищує площу поширення водоносних горизонтів.

До групи В належать такі території, де спостерігається часте чергування ділянок з прісними та солонуватими (солоними) водами. Розміщення водозаборів можливе лише там, де дозволяють фільтраційні властивості порід та склад підземних вод. Площі живлення підземних вод, переважно, відповідають приватним водозборам річок і струмків.

До групи Г входять території, в межах яких основні продуктивні (прісні) водоносні горизонти присвячені річковим долинамі мають гідравлічний взаємозв'язок із поверхневими водами.

Крім охарактеризованого підходу, можливе районування адартезіанських басейнів на геоструктурній основі, при якому, поряд з блоковими великими гідрогеологічними структурами, виділяються також дрібніші структури плікативного типу. Подібний підхід реалізовано, зокрема, в межах Мінусинського адартезіанського басейну (13), в якому оцінено прогнозні регіональні експлуатаційні ресурси стосовно гідрогеологічних структур низьких порядків.

2.3 Види робіт, які виконуються у зв'язку з регіональною оцінкою експлуатаційних ресурсів

Для отримання матеріалів, що використовуються при оцінці прогнозних регіональних експлуатаційних ресурсів підземних вод, проводяться регіональні гідрогеологічні дослідження на основі загальних уявлень про умови їх формування гідрогеологічними регіонами, басейнами річок, територіальними адміністративними підрозділами. Ці ресурси є основою для встановлення пошукових або пошуково-оцінних робіт на окремих площах. Регіональна оцінка ресурсів входить до першого етапу таких робіт (8). Ці ресурси оцінюються також на площах, де проведено пошукові гідрогеологічні роботи. З меншою точністю можуть оцінюватися на територій, де виконані гідрогеологічні зйомки масштабу 1:500 000 і більше. Оцінка регіональних прогнозних експлуатаційних ресурсів потребує вирішення наступних завдань:

виявити загальну кількість ресурсів підземних вод на досліджуваній площі та обґрунтувати закономірності їх формування (розподіл, умови харчування, стік та ін.);

встановити роль поверхневих вод у можливому поповненні ресурсів;

| намітити перспективні площі щодо подальших досліджень.

2.4 Методика оцінки прогнозних регіональних експлуатаційних ресурсів

Для оцінки прогнозних експлуатаційних ресурсів використовуються гідродинамічні розрахунки, аналіз водного балансу територій та методи математичного моделювання (11). Досить поширеним підходом, що використовує рівняння гідродинаміки, є методики ВСЕГІНГЕО (1), відповідно до яких враховуються також і природні запаси підземних вод. Проте, як слушно вказують Б.В. Боревський та Л.С. Язвін (2), останні при тривалій експлуатації водоносних горизонтів відіграють дуже незначну роль і можуть у зв'язку з цим не враховуватися. Тому складовими частинами прогнозних ресурсів, переважно, є природні і залучені ресурси.

2.4.1 Гідродинамічний розрахунок прогнозних регіональних ресурсів

Найчастіше прогнозні експлуатаційні ресурси розраховуються за методикою, запропонованою Н.М. Біндеманом та Ф.А. Бочевером (1). Вона полягає в наближеній оцінці витрати умовних укрупнених водозаборів, рівномірно розподілених по площі, що вивчається. Ці водозабори можуть бути наступних типів: I - ґрунтових вод та II - міжпластових (напірних) вод. Серед водозаборів першого типу розрізняють підтипи: 1а, що розташовані на вододілах, і 1б - у долинах річок.

Очевидно, що, крім можливих перетоків з напірних водоносних горизонтів, що належать нижче, водозабори типу 1а можуть харчуватися тільки за рахунок атмосферних опадів, а типу 1б - за рахунок атмосферних опадів і річок.

Досліджувана територія під час використання цього методу розбивається на осередки (рис. 1).

Кожна комірка має площу, прирівнювану до кругової площі радіусу R - радіусу впливу. Відповідний осередку умовний водозабір розглядається як "великий колодязь" радіуса м. Зазвичай г береться рівним 10 м і більше.

Рис. 1. Схема розташування умовних водозаборів

При визначенні ресурсів вводяться такі додаткові умови:

водоносні горизонти вважаються однорідними;

межі виділених осередків вважаються непроникними;

Взаємодія осередків між собою виключається.

Крім того, приймається, що в різних осередках потужності водоносного горизонту можуть бути неоднаковими. Для оцінки даного типу ресурсів у осередках 1а використовується рівняння:

де Ре – регіональні прогнозні експлуатаційні ресурси, м3/добу; К - коефіцієнт фільтрації, м/добу; Нср – середня потужність водоносного горизонту, м; Sм - величина максимально допустимого зниження рівня горизонту (зазвичай трохи більше 0.6 - 0.7 Нср), м; W - модуль живлення водоносного горизонту за рахунок атмосферних опадів (опади мінус випаровування), м/добу; фе - період експлуатації умовного водозабору, добу; µ - гравітаційна водовіддача, тобто; R - радіус осередку, отриманий від перетворення квадрата в коло, м (радіус впливу умовного водозабору R=0.564- l, де l- Розмір сторони осередку); r- радіус умовного водозабору, м; ау - коефіцієнт рівня провідності, м2/добу.

Після закінчення певного часу (кілька років) перший доданок у знаменнику рівняння стане значно меншим за другий доданок і ним можна буде знехтувати. Тоді ця формула набуде вигляду

Введемо позначення: рR2 = F- площа комірки, м2; WF = QW-витрата, що забезпечується інфільтрацією атмосферних опадів, м3/сут. У цьому випадку отримуємо

тому остаточне вираз набуває вигляду

Рівняння визначає ту сумарну кількість води, яка може бути отримана в межах одного осередку при осушенні водоносного горизонту величину Sм, з урахуванням інфільтрації атмосферних опадів.

По всій території, тобто. зі всіх n осередків, отримаємо.

Надходження води в комірки типу Iб відбуватиметься за рахунок інфільтрації з річок, що протікають через ці комірки. Її величину можна розрахувати за рівнянням припливу в дрену, що має кордон із постійним натиском (14).

Нерідкою в межах гідрогеологічних розрізів є ситуація, при якій грунтовий водоносний горизонт (пласт А, рис. 2) відокремлений напівпроникною товщею (пласт Б) від напірного водоносного пласта (В), що лежить нижче.

(А, В) та напівпроникної товщі (Б)

При значних зниженнях рівня води в пласті В можливе перетікання в нього води з пласта через напівпроникну товщу Б. Надходження її в даному випадкубуде ідентичним інфільтрації із зони аерації, у зв'язку з чим для оцінки такого перетікання може бути використане розглянуте вище рівняння, де µ має бути замінено на µ**:

У даному випадку Sм=Н0-Н та µ** = µ* + µ, де µ* та µ - коефіцієнти гравітаційної водовіддачі пласта А та пружної водовіддачі пласта Б; Qw - кількість (загальна витрата) води, що перетікає з пласта А в пласт Б при постійному рівні в пласті А.

2.4.3 Оцінка природних (геологічних) запасів підземних вод

Природні (геологічні) запаси підземних вод визначаються низкою чинників: обсягом пласта, його водовіддачею, газонасиченістю, температурою, стисливістю водно-газової суміші, величиною тиску пласт і деякими іншими. У зв'язку з цим виділяють природні запаси води Ve і пружні запаси Vпр., причому останні утворюються за рахунок зниження тиску і становлять невелику частину від природних.

Для визначення природних запасів використовують зазвичай рівняння Vе = Vµ (безнапірні води) або Vе = Vµ* (напірні води), де V - об'єм осушеної частини пласта, µ - гравітаційна (самотеком) водовіддача пласта, а µ* - пружна водовіддача напірного пласта.

До геологічних запасів відносять весь обсяг води у пласті, тобто. вони перевищують природні запаси у зв'язку з тим, що останні характерні лише для частини пласта, яка буде осушена в процесі його експлуатації.

В середньому вважається, що µ для гравійно-галечникових відкладень можна прийняти рівною приблизно 0.2; середньокрупнозернистих пісків - 0.15; дрібно-середньозернистих пісків – 0.125; перешаровування пісків та алевролітів - 0.05; перешаровування пісків, алевролітів та глин - 0.03 (15).

Величину µ часто знаходять також за формулою µ= , а µ* по аналогічній рівності µ* = , де Кm - водопровідність, ау- Коефіцієнт рівня провідності, та a- Коефіцієнт п'єзопровідності (всі три параметри в м2/сут).

2.4.4 Оцінка ресурсів, що залучаються

Залучені ресурси - специфічна балансова категорія, що виникає лише під час роботи водозабору. Це - сумарна витрата додаткового живлення до горизонту додаткового до природної інтенсивності живлення. Дві можливості виникнення ресурсів, що залучаються:

У сферах природного харчування - воно може посилитися при експлуатаційному зниженні рівнів;

В областях природного розвантаження - спочатку інверсія, а після повної інверсії на кордоні виникає зворотне співвідношення напорів і потік зворотного напряму, якого не було в природних умовах.

Найважливіше положення: структура балансу водовідбору здатна до суттєвого перетворення в часі, а можлива спрямованість цих перетворень багато в чому залежить від положення водозабору по відношенню до балансово-гідрогеодинамічних меж пласта, що діють.

Характерна ілюстрація (рис. 3): якщо водозабір розташувати близько до річки (або до іншої дренуючої кордону), то досить швидко, при невеликих зниженнях вже виникає спочатку, а потім і. Тому може швидко встановити стаціонар. Якщо ж водозабір далеко від дренуючої кордону, то лійка досягне її через значний час, або в принципі не зможе її досягти в межах допустимих знижень у водозаборі. Величина природного потоку цих умовах немає значення формування балансу водоотбора; основним джерелом формування експлуатаційних запасів будуть лише природні запаси пласта і темп розвитку вирви буде таким самим, як і в умовах басейну підземних вод; відповідно – постійний не стаціонар.

Рис. 3. Характер розвитку депресійних вирв при розташуванні водозабору на видаленні та поблизу річки

У цьому зв'язку згадаємо про гідрогеологічну (гідродинамічну) раціональність. водозабору. Виходить, що існують такі місця, де водозабір розташовувати вигідніше, ніж десь поруч: краще параметри, легше проявляється сприятлива балансова дія граничних умов. Такі ділянки передусім можна як "родовищ підземних вод".

Оцінка залучених ресурсів - це збільшення природного харчування у зв'язку з інтенсифікацією "старих" процесів та виникненням "нових". При балансовій оцінці мають бути "обчислені" такі можливості; далі можна оцінити лише їх граничну можливу інтенсивність, виходячи з природи процесів, що забезпечують ресурси, що залучаються.

Найбільш ясний приклад: формування ресурсів, що залучаються за рахунок викликаного припливу з річки. До балансової оцінки можливої величини залучених ресурсів у разі особливо ретельно слід ставитися у басейнах малих річок, витрата яких можна порівняти з майбутнім водовідбором підземних вод.

Розглянемо два варіанти.

1 . Річка є транзитною родовища, тобто. депресійна вирва не охоплює повністю верхню за течією частину річкового басейну (рис. 4.1). Як оцінити потенційно можливу величину залучення річкового стоку? Начебто, за "вхідною" витратою річки на верхній межі очікуваної області депресії? Ні, треба розуміти, що повне перехоплення стоку річки в зоні родовища не завжди допустиме; як правило, з органами басейнового нагляду повинна бути узгоджена величина залишкової "санітарної" витрати (мінімально необхідної для підтримки ландшафтних та інших функцій річки). Відповідно балансова оцінка ресурсів, що залучаються

2 . Річка є "справді малою", тобто. депресія від водозабору повністю накриває її водозбірну площу вище за течією (рис. 4. 2). Очевидно, у такій ситуації правильніше вважати, що балансові можливості залучення відсутні (), оскільки після цілком можливої повної інверсії розвантаження підземних вод витрата річки у межах зони родовища дорівнюватиме нулю. Треба тільки розуміти, що таку модель можна використовувати лише для балансових розрахунків, тому що при реальному водовідборі інверсія розвантаження на флангах має частковий характер і, отже, частина річкового стоку, що збереглася, може все ж таки формувати приплив з річки на найближчій до водозабору ділянці.

Як уже наголошувалося, при балансовій оцінці система водовідбору (тобто місце розташування, схема та конструкція водозабірної споруди) не розглядається. Однак в оцінці експлуатаційних запасів під реальну заявлену потребу її потрібно визначати (обґрунтовувати, розраховувати) обов'язково.

Тому реальні підрахунки ЕЗ виконуються за допомогою одного з двох основних методів: гідродинамічного або гідравлічного (кожен має модифікації).

ресурс запас підземна вода

Розділ III. Оцінка експлуатаційних запасів підземних вод

3.1 Методи визначення експлуатаційних запасів

Як уже зазначалося, до експлуатаційних належать запаси підземних вод, які залучаються або у певний час можуть бути залучені до експлуатації. Очевидно, що експлуатаційні запаси, вивчені з детальністю, що відповідає категоріям Р, С, В або А, становлять практичний інтерес насамперед. До кожної з категорій висуваються певні вимоги, наприклад, розроблені Державною комісією із запасів (ДКЗ).

Необхідно також зазначити, що методика визначення запасів значною мірою впливає на обґрунтування та вибір методів пошуків та розвідки родовищ підземних вод, особливо останньої. У зв'язку з цим вибір методики оцінки запасів підземних вод з різних категорій вивченості є дуже відповідальним.

Як зазначає Н.І. Плотніков (16), для обґрунтованої оцінки запасів родовища підземних вод доцільно поділяти на дві групи. До першої з них віднесено родовища, у яких водозабори розташовуються у областях харчування підземних вод (долини річок та інших.). Це переважно родовища інфільтраційного типу.

Друга група включає родовища, присвячені областях стоку. Такі родовища нерідко експлуатуються в умовах руху потоків, що не встановився, зокрема, при більш високому дебіті водозабору, ніж величина використовуваних ресурсів (фільтраційні родовища).

Оцінюючи експлуатаційних запасів підземних вод, передусім високих категорій, необхідно враховувати граничні умови в плані (безмежний або напівобмежений пласт, пласт-смуга з різними межами, круговий контур і т.д.) та в розрізі (безнапірний пласт з інфільтраційним живленням, напірний при перетіканні зверху чи знизу тощо) , а також початкові умови(При слабкому коливанні рівня, значному коливанні рівня та ін.).

За початкову позначкурівня при розрахунку запасів зазвичай береться мінімальне значення, що виявляється в процесі режимних спостережень.

3.1.1 Гідродинамічний метод

Цей метод застосовується для схематизованих природних умов з урахуванням взаємодії свердловин, часу їх роботи, а також граничних умов у плані та розрізі (тобто розрахунок ведеться стосовно типових розрахункових схем). Основні недоліки - неможливість досить повно врахувати особливості конструкції свердловин та неоднорідність горизонтів. Під час використання методу пласт вважається однорідним, т. е. йому розраховується середнє значення основних параметрів (Km, ата ін.). Фактично, підрахунок запасів гидродинамическим методом зводиться до визначення продуктивності проектованого водозабору необхідний термін (найчастіше - 10 000 діб, тобто. 27 років).

Величина зниження рівня в водоносному горизонті, що експлуатується, не повинна перевищувати значення максимального допустимого зниження (Sm). Останнє для безнапірного пласта має перевищувати 0.5 - 0.6 m, де m - потужність горизонту. Якщо пласт дуже потужний (порядку 50 і більше м), воно може бути підвищено до 2/3 від величини m. Слабонапірні пласти, що мають напір близько 5 м і менше, зазвичай розглядаються як безнапірні. Для напірних пластів Sm зазвичай не перевищує величини напору, крім потужних пластів, які можна експлуатувати і в напірно-безнапірному режимі (тобто з осушенням на 2/3 від m).

Гідродинамічний метод підрахунку запасів підземних вод застосовується у багатьох випадках, однак, у ряді гідрогеологічних ситуацій його використання недоцільно, зокрема у випадках, коли не вдається досить точно схематизувати природні умови або врахувати значну неоднорідність водоносного пласта за допомогою гідродинамічних формул. Істотно розширюються можливості гідродинамічного методу в частині обліку складності та неоднорідності водоносних горизонтів, якщо він використовується не як традиційне аналітичне рішення, що вимагає вельми жорсткої схематизації природних умов, а у варіанті сіткового моделювання роботи проектного водозабору за методами кінцевих різниць або елементів із застосуванням спеціальних програм .

При оцінці запасів гідродинамічним методом зазвичай розраховується величина зниження рівня водоносного горизонту найбільш несприятливо розташованої точці (наприклад, у центрі водозабору, де воно буде найбільшим) на кінець терміну експлуатації. Отримана розрахунком величина зниження рівня S порівнюється зі значенням Sm Якщо S? Sm, запаси за заданої продуктивності водозабору вважаються забезпеченими. Цим розрахунком визначаються загальні запаси, зазвичай за категорією С. Більш точна їх індексація залежить в основному від типу свердловини (її діаметра і т.д.), кількості свердловин, що відкачують, величини і тривалості зниження рівня і т.д. Для вирішення цього питання використовуються передусім вимоги інструкції ДКЗ.

3.1.1.1 Необмежений за площею водоносний пласт

Найбільш відоме використання для вирішення цього завдання методу "великого колодязя", основою якого є рівняння:

S = SВН + Sс,

де S - повне зниження рівня води в свердловині, розташованої в центрі площі розрахункового водозабору, наведеного до "великого колодязя"; SВН - зниження рівня водоносного горизонту, обумовлене роботою всіх свердловин, які впливають центральну (зовнішнє); Sс - додаткове зниження рівня в центральній свердловині, що виникає за рахунок своєї її роботи з урахуванням досконалості та розташування в системі взаємодіючих свердловин (власне).

Зовнішнє зниження SВН перебуває по рівності (тут і надалі для напірних вод):

де Q? - сумарний дебіт системи свердловин, що проектуються, м3/сут; R0 - радіус "великого колодязя", а Rп - наведений радіус впливу водозабору, м (системи свердловин, що взаємодіють; визначається по рівності:

R п = 1.5уvаф – тут ф – час роботи водозабору, добу; ф зазвичай береться рівним 10000 діб.).

Дане рівняння застосовується у випадках, коли виконується умова: лінійного рядусвердловин або - для кільцевої системисвердловин.

Величина зниження рівня в центральній свердловині за рахунок її своєї роботи перебуває за рівнянням:

де Q - дебіт свердловини, м3/добу; rп - наведений радіус області впливу свердловини та rc - радіус свердловини, м; про , - фільтраційний опір, що враховує недосконалість свердловини, б/р (безрозмірне знаходиться по довідковій таблиці).

Для лінійного водозабору rп = R0 = 0.2 L, де b - відстань між свердловинами лінійного ряду, а L - довжина ряду водозабірних свердловин, м.

Рис. 5 Схема розташування свердловин лінійного ряду в необмеженому шарі

Таким чином, запаси води лінійного водозабору в межах площі з радіусом живлення Rп в необмеженому пласті будуть визначатися дебітом QУ, що забезпечує зниження S, яке знаходиться за рівнянням:

3.1.1.2 Напівобмежений пласт

Напівобмеженими вважаються водоносні пласти, що з однієї або декількох сторін мають віддалений кордон, що не досягається депресійною лійкою, що формується в процесі експлуатації водозабору.

Інші межі (або кордон) часто мають або постійний натиск (річка, водоймище), або постійне - аж до нульових значень - витрата. У першому випадку приплив води до водозабірних свердловин надходитиме в більшій кількостів порівнянні з другим варіантом.

Вихідна залежність до розрахунку запасів має такий самий вигляд, як і перше рівняння. Чисельне значення Sвн багато в чому залежить від граничних умов. Зокрема, для кордону з постійним натиском воно може бути визначене залежно від:

де l- відстань від лінії водозабору до контуру з постійним натиском, м (інші позначення колишні).

Значення Sс знаходимо за рівнянням:

використаному визначення запасів у необмеженому пласті. За наявності межі з непроникним контуром (витрата через кордон дорівнює 0) використовується рівняння

де l- Відстань до непроникного контуру, м. Зниження в центральній свердловині також перебувають по рівності S = SВН + Sс.

3.1.1.3 Пласт-смуга з двома кордонами

Водоносні горизонти даного типу (за граничними умовами) мають різні контури, вся різноманітність яких часто може бути зведена до двох видів - з постійним натиском і постійним витратою - і до їх поєднання (3 варіанти). При цьому граничні умови в основному впливатимуть лише на величину Sвн.

1-й варіант – обидві межі з постійним натиском. Стосовно даного варіанту

де z - ширина смуги (тобто водоносного пласта), м; z1 - відстань від водозабору до найближчого контуру

2-й варіант - обидва контури водонепроникні. У цьому випадку використовується рівняння

де z2-відстань до більш віддаленого контуру, м.

3-й варіант – один контур з постійним натиском, другий – непроникний. У цьому випадку зниження визначається за рівністю

причому, в даному випадку z 1 - відстань до контуру з постійним натиском.

3.1.1.4 Пласти з круговим контуром живлення

Найбільш характерними є випадки непроникного контуру і контуру, яким повсюдно відбувається харчування. Для розрахунку також використовується рівняння S = SВН + Sс. Для визначення Sвн для напірного пласта з непроникним круговим контуром використовується рівність:

де Rк - радіус кругового контуру, м. Використання цього рівняння можливе, якщо час роботи водозабору (ф) становить понад 360 діб.

У разі контуру з круговим живленням це рівняння має вигляд

Основною умовою застосування більшості формул, наведених при освітленні гідродинамічного методу оцінки запасів, є віддаленість крайніх свердловин водозабірного ряду найближчого кордонупласта. Для лінійного розташуваннясвердловин вона повинна перевищувати 2.5R0, а для кільцевого ряду - 1.6R0.

Слід також зазначити, що, якщо експлуатовані водоносні горизонти будуть безнапірними, то в наведених формулах необхідно замінити вираз 2mS на Н2-h2, де Н - потужність безнапірного горизонту, а h - висота залишкового стовпа води в свердловинах після зниження рівня води, м .

3.1.2 Гідравлічний метод

Основою гідравлічного методу визначення запасів підземних вод є дані (емпіричні залежності), отримані в результаті дослідних та дослідно-експлуатаційних відкачування, або дослідної експлуатації водоносного горизонту.

Крім дебітів, одержуваних у цих робіт, використовується також інтерполяція кривих дебіту (залежностей Q від S), що будуються за результатами дослідних робіт. Найбільш надійні результати при цьому отримують у разі не менше ніж триразових зниження рівня при різних дебітах. Даний метод дозволяє врахувати особливості конструкції свердловин, їх взаємне розташування та будову відкладень, що водовміщають. Його недоліками є відсутність можливості враховувати зміну дебіту водозаборів у часі та, крім того, неможливість прогнозувати вплив граничних умов пластів на продуктивність водозаборів.

Необхідно також врахувати, що більш точні результати можна отримувати по одиночно працюючих свердловин при режимі фільтрації. Однак для наближеного вирішення завдань метод може застосовуватися і при використанні даних взаємодіючих свердловин. Причому в цьому випадку необхідно домагатися стабілізації рівня (або квазістаціонарного режиму) у всій зоні впливу дослідних робіт. У таких випадках зниження рівня за рахунок роботи взаємодіючих свердловин (S) можна визначити за рівнянням

де S0 - зниження рівня в центральній свердловині групового водозабору при її роботі з проектним дебітом, що часто визначається по кривій дебіту в межах допустимої інтерполяції; ДSi - зрізання рівня в цій свердловині за рахунок роботи кожної свердловини i з n інших проектних свердловин (визначаються при проведенні одиночних, парних чи групових відкачування); Qi - дебіти відповідних свердловин при дослідних роботах, що зумовили зрізання рівнів ДSi у центральній свердловині; Qi - проектні дебіти цих свердловин.

Найбільш точні результати визначення S за рівнянням виходять для інфільтраційних родовищ, що мають постійне живлення. Отримана величина S порівнюється зі Sм. Крім розглянутої методики, до гідравлічного способу оцінки експлуатаційних запасів відноситься також метод депресійних вирв, запропонований Н.І. Плотніковим (17).

3.1.3 Спільне використання гідродинамічного та гідравлічного методів

Зазначені у попередніх розділах переваги та недоліки гідравлічного та гідродинамічного методів оцінки експлуатаційних запасів родовищ підземних вод показують, що у багатьох випадках доцільно використовувати їх спільно. При цьому можна врахувати конструктивні особливості водозабірних свердловин, їх взаємодію та неоднорідність гідрогеологічних розрізів, а також час роботи свердловин та особливості граничних умов пластів.

Однією з основних умов успішного використання даного способуі те, що у процесі визначення запасів зберігаються самі кордону водоносних горизонтів, передусім у плані, які були під час дослідних робіт, проведених у з оцінкою гидрогеологических параметрів цих горизонтів. Тому він застосовується, перш за все, в умовах необмежених водоносних пластів або пластів-смуг з непроникними межами.

Розрахунок запасів під час використання даної методики, як і інших методів, зводиться до знаходження величини зниження рівня Sв найбільш несприятливо розташованій свердловині (зазвичай центральній системі взаємодіючих свердловин) і порівнянні його з Sм.

На першому етапі розрахунків визначається додаткове зниження (зрізання) рівня в несприятливо розташованій свердловині проектного водозабору при роботі її як одиночної на кінець терміну експлуатації:

де S0 - зниження рівня в свердловині при проектному дебіті (визначається за кривою залежності дебіту від зниження, побудованої за даними дослідної відкачування), м; Qоп - дебіт свердловини при дослідній відкачуванні і Qе - проектний дебіт свердловини, м3/сут; z1 - зниження рівня свердловині на час ф1 від початку дослідної відкачування; z2 - зниження рівня свердловині через час ф2 (найчастіше наприкінці дослідної откачки); фе - термін роботи водозабору.

На другому етапі розрахунків визначається зрізання рівня в тій же розрахунковій свердловині при взаємодії її з іншими свердловинами на кінець терміну експлуатації водозабору (за даними групової відкачування):

де Дz1, - зрізання рівня в розрахунковій свердловині під час групової дослідної відкачування через час ф від її початку; Дz2 - зрізання рівня в тій же свердловині через час ф 2 від початку відкачування (найчастіше на кінець відкачування).

Загальне зниження S знаходиться, як завжди, за рівнянням і порівнюється з максимальним допустимим зниженням (Sм).

Якщо із сусідніх свердловин була проведена не групова відкачування, а були виконані по черзі з кожної одиночні відкачування і за рахунок них отримані зрізки рівня, перераховані на кінець терміну експлуатації водозабору: ДS1, ДS2, ..., ДSn, то загальне зниження в несприятливо розташованій свердловині знаходиться як

Величини зрізок ДSi на кінець терміну експлуатації водозабору знаходяться (для кожної з них окремо) за даними одиночних відкачування з використанням наведеного вище рівняння. Аналогічно, за необхідності, можна розрахувати зниження рівня у будь-якій із взаємодіючих свердловин даної водозабірної системи.

3.1.4 Балансовий метод

При використанні балансового методу оцінки запасів враховуються прибуткові та видаткові складові балансу родовищ підземних вод. Прибуткова частина – інфільтрація атмосферних опадів, поверхневих вод, а також приплив води із сусідніх водоносних горизонтів. Витратна частина - випаровування (для ґрунтових вод), відтік у поверхневі водоймища, водотоки та інші місця розвантаження на денній поверхні, перетікання у сусідні водоносні горизонти.

Балансовим методом визначаються, перш за все, загальні можливостіексплуатації підземних вод у районах родовищ Вони повинні задовольняти рівняння

де Qр – регіональні природні ресурси підземних вод, чисельно рівні витрати підземного потоку; Ve – природні запаси підземних вод; б – коефіцієнт практичного вилучення природних запасів підземних вод (зазвичай від 0.3 до 0.6).

Балансові розрахунки застосовуються, зазвичай, лише у поєднанні з гідравлічним і гидродинамическим методами оцінки експлуатаційних запасів, оскільки дають можливості розраховувати зниження водозабірних свердловин і є регіональними.

Найбільш значущою при використанні даного методу є прибуткова частина балансу, що складається з величини природних запасів та регіональних природних ресурсів.

При визначенні природних запасів найбільші труднощі виникають у процесі отримання водовіддачі µ. Визначати останню для ґрунтових водоносних горизонтів найдоцільніше, на думку М.М. Біндемана, на основі досвідчених відкачування зі свердловин за рівнянням:

де - коефіцієнт, що знаходиться за графіком, наведеним у роботі (1), залежно від S1 і S2 при заданому відношенні; Q - дебіт центральної свердловини, м3/добу; ф-час дослідної відкачування, добу; r1 - відстань до ближньої та r2 - до далекої спостережних свердловин, м; S1 - зниження рівня при відкачуванні в ближній (до центральної) і S2 - у дальній спостережних свердловинах, м.

Можливе визначення водовіддачі за результатами режимних спостережень, хоч і з меншою точністю. У цьому можна використовувати, наприклад, рівняння Г.М. Кам'янського в кінцевих різницях (18).

Знаходження регіональних природних ресурсів у процесі використання балансового методу слід проводити, за рекомендацією М.М. Біндемана, на основі оцінки величини живлення водоносного горизонту атмосферними опадами за рівнянням:

де W – інфільтрація атмосферних опадів на одиницю площі водної поверхніводоносного горизонту, м/добу; F - площа області живлення водоносного горизонту, що визначається гідрогеологічною картою, м2.

Досить трудомісткі дослідження необхідно виконувати визначення величини інфільтрації атмосферних опадів. І тому М.М. Біндеманом рекомендується, зокрема, рівняння Г.М. Каменського в кінцевих різницях при русі ґрунтових вод, що не встановився. При використанні цієї методики середньорічну величину інфільтрації можна розрахувати за рівнянням

Подібні документи

Класифікація запасів родовищ за рівнем їх вивченості. Балансові та позабалансові запаси твердих корисних копалин. Стадії виявлення їх ресурсів. Категорії експлуатаційних, перспективних та прогнозних ресурсів підземних вод, нафти та газу.

презентація , доданий 19.12.2013

Адміністративне та фізико-географічне положення водозабору. Гідрогеологічні умови району робіт. Оцінка прогнозних експлуатаційних ресурсів підземних вод Кіровській областіта забезпеченості ними потреб господарсько-питного водопостачання.

курсова робота , доданий 27.10.2014

Геологічна будова та гідрогеологічні умови району робіт, основи техніки безпеки під час їх проведення. Обґрунтування гідрогеологічних параметрів, прийнятих з метою оцінки експлуатаційних запасів підземних вод. Оцінка якості мінеральних вод.

курсова робота , доданий 20.05.2014

Метод геологічних блоків та паралельних розрізів підрахунку запасів копалин. Переваги та недоліки аналізованих методів. Застосування різних методів оцінки експлуатаційних запасів підземних вод. Визначення витрати підземного потоку.

презентація , доданий 19.12.2013

Загальне уявлення про ресурси та запаси нафти та газу. Економічні критерії у новій класифікації запасів та прогнозних ресурсів. Приклад переоцінки запасів родовищ ділянок нерозподіленого фонду надр Сибірської платформи за новою класифікацією.

реферат, доданий 19.04.2011

Фізико-географічне положення, тектоніка, стратиграфія, геоморфологія та гідрогеологія району. Аналіз експлуатації водозаборів. Оцінка та переоцінка експлуатаційних запасів підземних вод методом моделювання, зниження рівнів у водозабірних свердловинах.

дипломна робота , доданий 15.06.2014

Основні та попутні корисні копалини та компоненти. Поняття запасів та ресурсів нафти, горючих газів та конденсатів. Їх категорії, групи та призначення. Методи підрахунку покладів, оцінка прогнозних ресурсів. Підготовленість розвіданих родовищ.

шпаргалка, доданий 13.08.2013

Геологічні та гідрогеологічні умови території. Вимоги до запасів підземних вод, які використовуються для централізованого водопостачання. Класифікація промислових категорій запасів. Якість підземних вод та приклад розрахунку зони санітарної охорони.

курсова робота , доданий 02.12.2014

Поняття підземних вод як природних вод, що знаходяться під поверхнею Землі у рухомому стані. Роль підземних вод під час геологічного розвиткуземної кори. Геологічна робота підземних вод. Участь підземних вод у формуванні зсувів.

презентація , додано 11.10.2013

Підрахунок та перерахунок запасів різними методами. Розміщення родовищ нафти та газу у світі. Нетрадиційні ресурси та можливості їх реалізації. Головні економічні критерії у новій класифікації запасів та прогнозних ресурсів нафти та горючих газів.