Типізація родовищ підземних вод

Цілком природно, що багатий вітчизняний досвід розвідки МПВ (вже розвідано кілька тисяч родовищ!) спонукав фахівців до розробки їх типізації - Головним чином, з метою оптимальної уніфікації постановки поісковко-розвідувальних робіт. Є типізації регіонального масштабу, є і спроби типізації всеосяжного толку. Це надзвичайно складна (а тому -- цікава) наукова задача, яка не має поки задовільного рішення. Тим не менше фахівця, що працює в області розвідувальної гідрогеології, безсумнівно необхідно володіти всіма розробками в цьому напрямку, що відповідають поточним рівнем науково-методичної підтримки пошуково-розвідувальних робіт.

В методичних та інструктивних документах в даний час використовується типізація, запропонована Б. В. Борівський і Л. С. Язвіним. З нею студентам корисно ознайомитися з рекомендованої літератури, однак ми не будемо її розглядати, тому що вона орієнтована на фахівців, що мають багатий розвідувальний досвід і здатних тому розпізнати "образ" родовища по пропонованих назв типів і підтипів МПВ (свого роду "масонський знак "). З точки зору навчання молодого фахівця ця типізація марна, оскільки в назвах типів МПВ відсутні змістовні ознаки, що вказують хоча б на якусь відмінну особливість умов формування експлуатаційних запасів підземних вод.

Такий найбільш спільною відмітною рисою є, в першу чергу, певна ПРИРОДНА СУКУПНІСТЬ граничні умови, що забезпечують формування балансу ЕЗ, тобто певним чином реагують на порушення природних умов стоку. Саме цими граничними умовами (або їх відсутністю) визначаються генеральні закономірності розвитку депресії напорів (залежність від S Q), можливої зміни якості води при експлуатації та характер можливого впливу водовідбору на навколишнє середовище. І саме тому основною методичною проблемою розвідки є достовірна оцінка балансових і гідрогеодінаміческіх параметрів цих граничних умов.

За сукупності балансообразующіх граничних умов всі родовища можна розділити на три типи:

МПВ надрічкової типу

МПВ у пластових розрізах

МПВ ізольованого типу.

Родовища підземних вод надрічкової типу

Тіпізаціонний ознака: основними балансоообразующімі елементами фільтраційної схеми є граничні умови на контурі поверхневого водотоку (водойми) та/або на вогнищах внерусловой природної розвантаження підземних вод (точкового, лінійної, майданний) в днищі річкової долини (озерної улоговини).

Ці родовища приурочені до водоносних горизонтах, що залягає першими від поверхні в днищах ерозійних знижень і безпосередньо (або через локальний подрусловой екран) пов'язаним з поверхневими водами.

Це переважаючий тип родовищ прісних підземних вод - за деякими оцінками, до 60-70% всіх освоєних і розвіданих експлуатаційних запасів.

Розрізняють підтипи:

Долини рівнинних річок (платформні області)

Зазвичай невелика потужність алювію (слабка тектоніка) - 20-30 м

В алювію досить багато глинистого матеріалу (малі швидкості течії, тривала переробка матеріалу)

Часто (особливо в долинах малих річок) основний водоносний горизонт пов'язаний не з алювієм, а з корінними породами ложа долини

Як правило, річки є дренамі для підземних вод; поглинання річкових вод -- рідкісне явище (за винятком періодів берегового регулювання), в основному, в районах розвитку сучасного карсту, при невироблене поздовжньому профілі річкових долин.

Долини гірських річок (горноскладчатие області, передгір'я)

Часто потужний алювію, особливо алювію-пролювій міжгірських западин - до 400-500 м і більше

грубоуламкові складу, з валунами, часто без заповнювача

Основний водоносний горизонт - в алювію, алювієм-пролювіі; корінні породи у порівнянні з ним різко програють у проникності і можуть розглядатися як слабопроницаемые

Характерно постійне чергування ділянок поглинання річкового стоку (на розширеннях долин) і виклинювання підземних вод безпосередньо в русла або потужними джерелами (перед звуженнями долин).

Далі будемо говорити, головним чином, про рівнинних річках - вони більш характерні для території освоєної частини Росії. При цьому зауважимо, що основні закономірності формування ЕЗ для рівнинних і гірських річок принципово не розрізняються, за винятком специфіки будови і складу відкладень основного горизонту і, в деяких випадках, характеру взаємодії підземних і поверхневих вод.

Основні риси фільтраційних схем родовищ підземних вод надрічкової типу

просторових СТРУКТУРА ПОТОКУ при роботі водозаборів

Найчастіше всього достатньо адекватною є схема одношарового потоку з двовимірної, плоско-планової структурою течії. Однак, у вертикальному розрізі можуть існувати локальні деформації ліній струму, які враховують введенням місцевих додаткових фільтраційних опорів (щоб зберегти більше просту двовимірну розрахункову структуру). Такі деформації виникають:

за рахунок неповної врізання річкових русел у водоносний горизонт, що викликає викривлення ліній струму по вертикалі при взаємодії потоку з річкою. Ця деформація має локальний в плані характер (не більше потужності горизонту m) і може бути врахована введенням компенсує еквівалентної довжини 0.5m. Однак, нерідко цим зовсім нехтують, тому що ця величина мала в порівнянні з недосконалістю річки за рахунок опору подруслових відкладень.

за рахунок недосконалості водозабірних свердловин за ступенем розкриття продуктивного пласта (зазвичай в долинах гірських річок при досить значної потужності водоносного алювію). У цьому випадку при підході потоку до водозабору виникають помітні деформації течії по вертикалі і, отже, додаткові зниження. У плані розмір зони деформації відносно невеликий - близько потужності горизонту. Щоб врахувати додаткові зниження, зберігаючи просту розрахункову структуру, можна або а) зменшити розрахунковий радіус водозабірних свердловин, або б) ввести спеціальні поправки (Н. Н. Веригін).

РЕЖИМ ПОТОКУ під ЧАСУ

За напору режим, природно, нестаціонарний, тому що експлуатуються горизонти неглибокого залягання (найчастіше - перший від поверхні, грунтовий), тісно пов'язані з гідрометеорологічним режимом. Але величини знижень рівня (від роботи водозабору) прагнуть до стабілізації, тому що досить близько існує активна живить межа - річка. У результаті додавання цих двох тенденцій утворюється циклічно-стаціонарний режим, тобто коливання рівнів визначаються тільки природними факторами, хоча самі рівні знижені щодо їх природних значень.

Короткий, але важливе відступ. Потрібно точно розуміти зміст терміна "Зниження рівня". Парадоксально (але лише на перший погляд), але при скільки-небудь тривалій роботі водозабору викликане їм пониження рівня точно визначити не можна. Справа в тому, що єдино правильно під пониженням рівня слід розуміти різницю між тим рівнем, який був би в даній точці в даний момент часу без водовідбору, і фактично що спостерігаються при роботі водозабору. Ключовим у цій проблемі є умова "був би в даний момент часу ". Воно сформульовано в умовному способі - інакше і не можна, адже цілком очевидно, що при роботі водозабору природний рівень в даній точці виміряти вже неможливо, отже, величина пониження точно не може бути розрахована.

В практиці досить часто підраховують пониження в період експлуатації так само, як і при короткочасних досвідчених відкачування - по відношенню до так званого "статичного рівня", що існував у момент пуску свердловини. Це неправильне вживання терміну "зниження", тому що розрахована таким чином величина по сезонах року змінюється як у бік зменшення, так і у бік збільшення. Тим часом навіть на рівні простої гідрогеодінаміческой логіки зрозуміло, що зміна рівнів ( "зниження"!), викликане відкачуванням з постійним дебітом, може або зростати у часі, або стабілізуватися. Зменшення зниження може бути обумовлено тільки зменшенням дебіту (якщо виключити можливість зміни стану фільтра або пріскважінной зони пласта в процесі експлуатації свердловини).

Ця проблема (невизначеність величин зниження при тривалій роботі водозабору або при тривалих досвідчених відкачування) добре відома. Вона значно утруднює обробку відкачок і рішення так званих "епігнозних" завдань, що вживаються з метою уточнення фільтраційної схеми родовищ по даними багаторічної експлуатації водозабору. Реальних практичних шляхів її подолання немає. Теоретично існує можливість вирішити її на основі кореляційних (парних або множинних) зв'язків між рівнями в конкретній водозабірної свердловині і в "фонових" свердловинах, що знаходяться в максимально близької гідрогеологічної ситуації, але явно за межами зони депресії від водозабору (тобто відображають дію лише природних режімообразующіх факторів). Однак, застосування такої методики на практиці виливається в тривале, клопітка, дороге і, головне - що вимагає ретельного виконання, а тому нездійсненне захід: 1) за кілька років (!) до пуску водозабору повинні бути розпочаті спільні, досить детальні (10-15 вимірів на місяць або частіше) режимні рівної спостереження в майбутній водозабірної свердловині (вже побудованої!) і в "фонових" (однієї або декількох) свердловинах; 2) до моменту пуску водозабору повинна бути підтверджена стійка регресійна зв'язок між цими рівнями для всіх сезонних фаз всерединірічного режиму; 3) в період експлуатації "фонова" свердловина (що знаходиться на відстані, як правило, багатьох кілометрів від водозабору!) спостерігається за єдиною програмою із свердловинами водозабору; 4) для розрахунку пониження в водозабірної свердловині "природний" рівень в ній на потрібну дату розраховується за рівняння регресійної зв'язку з "фонової" свердловиною на ту ж дату. На жаль, для людини, хоча б поверхнево знайомого з системою спостережень і станом документації на абсолютній більшості діючих водозаборів Росії, описана процедура може представлятися лише плодом хворої уяви.

Як правило, час практичної стабілізації знижень невелика - у всякому разі, незрівнянно з повним розрахунковим терміном експлуатації водозабору. Для його оцінки скористаємося раніше наведеним виразом для часу стабілізації воронки у ріки (див. Гідродинамічний метод оцінки ЕЗ) за таких вихідних умов:

Видалення водозабору від річки = 100 м

Уровнепроводность грунтового водоносного горизонту кв.м/добу

Радіус фільтра свердловини = 0.1 м

Похибка оцінки факту стабілізації = 0.05.

При відносно невеликому недосконалість річки ( = 100 м) час стабілізації 10 діб, а при значне підвищення недосконалості ( = 1000 м) воно помітно зростає (