Типизация месторождений питьевых и технических ПВ для целей их поисков и разведки.

I. МПВ речных долин

(2 подтипа I-А - в долинах равнинных рек; I-Б - горных рек).

I-А - широкие речные долины, выдержанные h, m, состав, К, Т, связь с рекой, разгрузка ПВ в русло, медленные русловые процессы.

I-Б - узкие четкообразные долины, значит мощность, фильтрац неоднородность, анизотропия, слоистость, изменчивость связи ПВ с рекой, динамичный поверхностный сток, активность русловых процессов.

Главная черта - активная связь с рекой.

II. МПВ артезианских бассейнов

(подтипы: II-А - платформ; II-Б - межгорных впадин и предгорных прогибов).

Широкое распространение, большие площади и ЭЗПВ (до сотен тысяч м³/сут.), этажное строение, взаимосвязь через перетекание, разгрузка в реки; питание - за счет W_а + W перетек; вертик гидрохимическая зональность и привлечение ГВ при эксплуатации напорных вод.

МПВ платформ более спокойны, однородны, слабые I_е, затрудненная связь через перетекание, ухудшение усл питания с глубиной, геохимическая зональность.

МПВ прогибов и впадин ® сложно-слоистое строение, большая неоднородность, лучше гидравлическая связь, различия в краевых и центральных частях (как и для платформ).

Основные источники ЭЗПВ - упругие запасы коллекторов и разделяющих толщ, Q_е, V_е (в области осушения ВГ) + привлекаемые за счет перетекания и рек.

III. МПВ в конусах выноса предгорных шлейфов и внутригорных впадин.

От центральных частей конусов к периферийным отмеч довольно быстрое и закономерное измен состава отложений - ухудшение фильтрационных свойств (Т от тысяч до сотен м²/сут). Классических конусов выноса (III-А); конуса выноса внутригорных впадин (III-Б), где вся впадина заполнена рыхл отлож с высоким К_ф и Т, границы впадин непроницаемы, либо слабопроницаемы.

Основные источники формирования ЭЗПВ - естественные и искусственные (орошение) ресурсы, емкостные запасы, инверсия (И+Т+Q_родн), защищенность ПВ от загрязнения слабая.

IV. МПВ в ограниченных по площади структурах

небольшие МПВ с Q_S до неск сотен л/с, IV-А - в трещинных и трещинно-карстовых коллекторах; IV-Б - в порово-пластовых коллекторах (в наложенных молодых депрессиях и в погребенных речных долинах). IV-А - неравномерная трещинов и закарстованность, значительная роль тектон нарушений, угасание трещинов с глубиной (редко до 100-200 м). IV-Б - более спокойное залегание, меньшая неоднородность, пластово-слоистый характер. По сложности ГГУ МПВ чаще всего - ко 2-ой и 3-ей группам.

V. В бассейнах и потоках грунтовых вод

МПВ невелики по Q_э (до нескольких десятков тыс.м³/сут.), главная черта - безнапорный характер и соответственно ограниченные воронки. Основной источник Q_э - емкостные запасы и Q_е (за счет W_а и боковых притоков), при высоком УГВ - инверсия (И+Т+ Q_родн.).

Подтипы по характеру пород:

1) в потоках трещинно-карстовых массивов (V-А) - значительные Q_э, высокие К и Т, h_е (до 100-150 м);

2) в МПВ ВЗЭТ скальных, терригенных и интрузивных горных пород (V-Б) - неоднородность К_ф и Т, незначительные k_ф и h_е (первые десятки метров);

3) для остальных подтипов - песчаный состав (линзы пресных вод в аридных районах; пески зандровых равнин и песчаных отлож широких речных террас); относительная однородность фильтрац св-в k_ф, незначительные h_е и Q_э (десятки до сотен л/с); у линз - сложные гидрогеохимические условия; у других - неплохие условия питания + W_а.

VI. МПВ в бассейнах и потоках субнапорных вод

имеют ограниченное распространение (Белоруссия, Прибалтика, С-З России).

Этажность, сильная изменчивость литологии, k_ф, Т как коллекторов, так и разделяющих толщ; небольшая глубина залегания, взаимосвязь горизонтов через «окна» и связь с поверхн водами. По условиям формирования ЭЗПВ сходны с МПВ АБ.

VII. Месторождения в потоках трещинно-жильных вод

в горных районах, кристал массивах - небольшие МПВ (Q_э» дес.л/с), небольшие воронки депрессии (сотни м до неск.км), основная особенность - приуроченность водообильных участков к долинам рек, зонам тектон нарушений и их пересечениям, иногда даже локальный характер, глубина распространения £ 100-150 м, источники Q_э ® Q_е + Q (привлекаемые, поверхностные), сложные в фильтрационном отношении. Сложные ГГУ - III группа.

VIII. МПВ таликов в областях развития многолетнемерзлых пород

Ограниченные запасы (кроме таликов крупных речных долин). В принципе в зоне островной мерзлоты встречаются все типы МПВ известные вне её. Влияние мерзлоты как непроницаемых слоев в водовмещающей толще. Для МПВ таликов крупных непромерзающих зимой рек Q_э формируются, в основном, за счет привлекаемого речного стока; для МПВ таликов под промерзающими - Q_э в бессточный период (перемерзание реки) формируются за счет сработки емкостных запасов талика V_е и полного перехвата его естественного потока. По сложности ГГУ МПВ этого типа чаще всего относятся ко II и III группам.

8.Источники формирования эксплуатационных запасов подземных вод (ЭЗПВ), балансовое уравнение ЭЗПВ.(Наташа)

Под эксплуатационными запасами понимается количе­ство ПВ, которое может быть получено на место­рождении с помощью рациональных в технико-экономическом отношении водозаборных сооружений при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требова­ниям в течение расчетного срока водопотребления.

Эксплуатационные запасы ПВ на водозаборном участке могут формироваться за счет самых различных источ­ников— естественных запасов и ресурсов, привлекаемых запа­сов и искусственных ресурсов.

Выделяют при­влекаемые ресурсы, искусственные запасы и ис­кусственные ресурсы, а также упругие запасы.

Под формированием ЭЗПВ пони­мается процесс поступления воды к водозаборным сооружениям, ха­рактер которого определяется совокупностью естественных геоло­го-гидрогеологических, физико-географических и антропогенных факторов, в том числе геолого-технических условий разработки место­рождений подземных вод, а также их изменением при эксплуатации (факторы формирования ЭЗПВ).

Факторы, определяющие природную естественную и антропоген­ную обстановку, в которой происходит эксплуатация, и величину воз­можного водоотбора, могут быть определены как условия формирова­ния эксплуатационных запасов подземных вод. К основным из них относятся:

А. Естественные факторы (физико-географические и геолого-гид­рогеологические), включающие

1) характер залегания, распространения, геолого-структурные осо­бенности, состав и строение водовмещающих пород;

2) гидрогеологические параметры водоносных и слабопроницаемых пластов, в том числе параметры взаимосвязи подземных вод различ­ных водоносных горизонтов и подземных и поверхностных вод;

3) источники формирования (питания) подземных вод, поступаю­щих к водозаборным сооружениям, определяющие балансовую струк­туру водоотбора и находящие свое отражение в граничных условиях;

4) гидрогеохимическую обстановку.
Б. Антропогенные факторы:

1) водохозяйственная обстановка, определяющая изменение (уве­личение или уменьшение) питания подземных вод;

2) геолого-технические условия освоения эксплуатационных за­пасов подземных вод, определяющие конструкцию и схему водоза­борных сооружений, их местоположение относительно границ рас­пространения продуктивных водоносных пластов и источников пита­ния, а также собственно величина водоотбора;

3) антропогенные источники загрязнения подземных вод.

Совокупность перечисленных факторов определяет пространст­венно-временную гидродинамическую структуру фильтрационного по­тока (размеры, форму поверхности и глубину депрессионной воронки), возможные изменения качества воды, а также влияние эксплуатации на различные компоненты окружающей среды.

В процессе эксплуатации гидродинамическая структура потока претерпевает коренную трансформацию по сравнению с естественно-антропогенной обстановкой, что, в свою очередь, вызывает изменение и пространственной гидрогеохимической структуры.

Особенностью формирования эксплуатационных запасов подземных вод является нестабильность большинства перечисленных факторов во времени как под влиянием из­менения уровней (напоров) подземных вод при эксплуатации, так и вследствие других антропогенных воздействий (в первую очередь — изменения водохозяйственной обстановки).

Общая величина ЭЗПВ водоносного горизонта на заданный расчет­ный срок эксплуатации связана с основными источниками их форми­рования следующим балансовым соотношением: Qэ=α ₁Q_{ест.рес.}+ α ₂ (V_{ест.зап.}/t)+ Q_{иск.рес} +(V _{иск.зап}/ t) +Q_{привлек.зап}, где V_{ест.зап.}/t =Q _{п.е .} – расход, кот. может быть получен за счет полной сработки природных емкостных запасов; V _{иск.зап}/ t = Q _и.е - расход, кот. может быть получен за счет полной сработки искусственных емкостных запасов; а₁, а₂, а₃, а₄—коэффициенты использования различных видов динамических ресурсов и емкостных запасов.

8. Источники формирования ЭЗПВ, балансовое уравнение. ЭЗ формируются за счет естественных или дополнительных (привлекаемых) запасов ПВ. Общее представление о балансовой структуре формирующихся в процессе работы водозабора ЭЗ Qэ и возможных источниках их восполнения дает уравнение Qэ = ά 1* Qе + ά 2*Vе/t + ά 3* Qи + ά 4*Vи/t + Qп; Где Qе и Qи – естественные и искусственные ресурсы, характеризуемые расходом потока в естественных условиях и за счет искусственных мероприятий (пополнения); Vе и Vи – естественные и искусственные запасы ПВ; Qп – ресурсы, привлекаемые в процессе эксплуатации водозабора и развития создаваемой им депрессивной воронки (питание за счет притока поверхностных вод, увеличения инфильтрационного питания, перетекания из соседних водоносных горизонтов); ά 1 ά 2 ά 3 ά 4 – коэффициенты использования естественных и искусственных запасов и ресурсов ПВ; t – время эксплуатации водозабора. ЭЗ оказываются обеспеченными на неопределенный срок, если дебит водозабора полностью компенсируется поступлением воды из области питания (Qе) или других источников восполнения (искусственные и привлекаемые ресурсы Qи и Qп). При этом водозабор будет работать в условиях установившейся фильтрации. При отсутствии искусственных источников восполнения запасов ПВ (Qи = 0, Vи = 0, Qп = 0)дебит водозаборов формируется за счет естественного расхода потока Qе и сработки естественных запасов ПВ (емкостных и упругих). В таких условиях (при Qэ > Qе) работа водозабора проходит в режиме неустановившейся фильтрации, а запасы оказываются обеспеченными на ограниченный срок

9. Оценка ЭЗПВ, основные принципы и элементы оценки ЭЗПВ. ЭЗ – кол-во ПВ, которое может быть получено рациональными в технико-экономическом отношении водозаборными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и кол-ве воды, удовлетворяющем требованиям целевого использования ее в народном хозяйстве в течении всего расчетного срока водопотребления. Оцениваются по результатам выполненных на месторождении разведочных работ и по данным эксплуатации ПВ, при оценке ЭЗПВ должны быть изучены и оценены качество, кол-во и условия эксплуатации ПВ, а также их возможные изменения во времени. Качество ПВ должно отвечать требованиям водопотребителя в течении всего расчетного срока эксплуатации водозабора. ЭЗ следует считать обеспеченными, если величина понижения уровня ПВ в скважинах водозабора на конец расчетного периода водопотребления не превышает допустимого понижения, устанавливаемого с учетом гидрогеологических и технических условий эксплуатации оцениваемого горизонта. Гидродинамический метод оценки ЭЗ, соответствующие оценки, прогнозы и обоснования даются на основе расчетов по формулам ДПВ. Задачи – установление границ и ГУ области фильтрации, определение фильтрационных и других гидрогеологических характеристик продуктивного горизонта, изучение и оценка качества ПВ, оценка степени взаимодействия ПВ и ПовВ, выявление и оценка факторов, предопределяющих особенности движения ПВ и их режима эксплуатации. В сложных природных условиях применяется моделирование. В зависимости от сложности и степени изученности объекта моделирование может использоваться и как вспомогательный, и как основной метод оценки ЭЗ. Гидравлические методы основаны на широком использовании и экстраполяции эмпирических зависимостей, получаемых в процессе длительных опытных работ, целесообразно применять с сложных ГГ условиях (резкая и неравномерная трещиноватость и закарстованность пород. Сложная тектоника, высокая фильтрационная неоднородность пород), где затруднительно использование других методов, а также в районе действующих водозаборов с использованием данных эксплуатации. Балансовые методы позволяют установить на основе анализа водного баланса изучаемой территории обеспеченность восполнения ЭЗ. Применяются в условиях ограниченных размеров области фильтрации, для выявления и количественной оценки источников формирования ЭЗПВ. МПВ ограниченных по площади геологических структур и массивов трещинных и трещинно-карстовых пород, а также зон тектонических нарушений. Для выявления условий восполнения ЭЗ и оценки источников их формирования необходим комплекс исследований, включающий стационарные гидрогеологические наблюдения, балансово-гидрометрические и ГГ исследования, опытно-фильтрационные, геофизические и другие работы. Общее представление о балансовой структуре формирующихся в процессе работы водозабора ЭЗ Qэ и возможных источниках их восполнения дает уравнение Qэ = ά 1* Qе + ά 2*Vе/t + ά 3* Qи + ά 4*Vи/t + Qп; Где Qе и Qи – естественные и искусственные ресурсы, характеризуемые расходом потока в естественных условиях и за счет искусственных мероприятий (пополнения); Vе и Vи – естественные и искусственные запасы ПВ; Qп – ресурсы, привлекаемые в процессе эксплуатации водозабора и развития создаваемой им депрессивной воронки (питание за счет притока поверхностных вод, увеличения инфильтрационного питания, перетекания из соседних водоносных горизонтов); ά 1 ά 2 ά 3 ά 4 – коэффициенты использования естественных и искусственных запасов и ресурсов ПВ; t – время эксплуатации водозабора. ЭЗ оказываются обеспеченными на неопределенный срок, если дебит водозабора полностью компенсируется поступлением воды из области питания (Qе) или других источников восполнения (искусственные и привлекаемые ресурсы Qи и Qп). При этом водозабор будет работать в условиях установившейся фильтрации. При отсутствии искусственных источников восполнения запасов ПВ (Qи = 0, Vи = 0, Qп = 0)дебит водозаборов формируется за счет естественного расхода потока Qе и сработки естественных запасов ПВ (емкостных и упругих). В таких условиях (при Qэ > Qе) работа водозабора проходит в режиме неустановившейся фильтрации, а запасы оказываются обеспеченными на ограниченный срок. Метод аналогий основан на доказательстве и соответствующим использовании сходства между изучаемым объектом и его природным аналогом (изученные или уже эксплуатируемые объекты). Основное условие применения метода аналогий для оценки запасов – сходство сравниваемых объектов по типу основных источников формирования ЭЗ. Различия в значениях гидрогеологических параметров могут быть легко учтены введением соответствующих корректив. Главным элементом оценки эксплуатационных запасов подземных вод является расчёт производительности водозабора и соответствующих понижений уровня.Критерием обеспеченности принятой производительности (и соответствующих ей запасов) служит соотношение прогнозной величины понижения уровня с допустимым значением его, определяемым чаще всего гидрогеологическими характеристиками водоносного горизонта (мощность, напор над кровлей), а в отдельных случаях техническими параметрами водоподъёмного оборудования.