Рассматриваются различные подходы к оцениванию эксплуатационных запасов подземных во

Болгова, Е. В.

Коваленко, А. Н.

Петина, М. А.

Черноморец, А. А.

DSpace at Belgorod State University

Т е х н и ч е с к и е  н а у к и8Коваленко Анастасия Николаевна,старший преподаватель кафедры прикладной информатикии информационных технологий Институт инженерных технологий и естественных наук НИУ «БелГУ»,(Белгород, Россия) Черноморец Андрей Алексеевич, профессор кафедры прикладной информатики иинформационных технологий Институт инженерных технологий и естественных наук НИУ «БелГУ»,д.т.н., доцент (Белгород, Россия)Петина Мария Александровна,доцент кафедры прикладной информатики и информационных технологий Институт инженерных технологий и естественных наук НИУ «БелГУ»,к.г.н.(Белгород, Россия)Болгова Евгения Витальевна,старший преподаватель кафедры прикладной информатики и информацион­ных технологийИнститут инженерных технологий и естественных наук НИУ «БелГУ»,(Белгород, Россия)О ПОДХОДАХ К ОЦЕНИВАНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫХ ВОДАннотация. В работе рассматриваются различные подходы к оценива­нию эксплуатационных запасов подземных вод. Совместное применение рас­смотренных методов оценивания эксплуатационных запасов подземных вод обеспечивает возможность проведения всестороннего анализа состояния под­земных водных ресурсов.Ключевые слова: эксплуатационные запасы, водозабор, подземные воды, водоносный горизонт, гидродинамический метод, метод «большого ко­лодца».Оценивание эксплуатационных запасов подземных вод является неотъ­емлемой частью рационального природопользования на территории горнодо­бывающего узла. Правильное определение данных запасов обеспечивает их бесперебойное использование на протяжении длительного периода без суще­ственного влияния на окружающую среду [1].Эксплуатационные запасы по степени изученности условий формиро­вания, количества и качества подземных вод, а также условий эксплуатации и подготовленности месторождений подземных вод к дальнейшему изучению9или освоению подразделяются на следующие категории: категория А -  осво­енные запасы подземных вод, категория В -  разведанные запасы, категория С1 -  предварительно оцененные запасы, категория С2 -  выявленные запасы подземных вод.Запасы категорий А и В обычно называют промышленными запасами подземных вод, запасы категорий Сь С2 -  непромышленными (прогнозными).Важным требованием при определении эксплуатационные запасов под­земных вод всех категорий является учет существующих условий в районе изучаемого месторождения подземных вод, а также планируемое их измене­ние [1,2].Особый интерес представляет оценивание запасов промышленных кате­горий А и В, которые определяют на основании результатов детальной и экс­плуатационной разведки месторождений подземных вод соответственно.Основными методами оценивания эксплуатационных запасов подзем­ных вод являются следующие методы: гидродинамический метод, позволяю­щий осуществлять оценивание запасов в неограниченном по площади водо­носном пласте, в полуограниченном пласте, в пласте-полосе с двумя грани­цами, в пласте с круговым контуром питания; гидравлический метод; метод, основанный совместном использовании гидродинамического и гидравличе­ского методов; балансовый метод и др.Данные методы позволяют учитывать граничные условия следующего вида: безграничный или полуограниченный пласт, пласт-полоса с различны­ми границами, пласт с круговым контуром питания и т.д. (в плане), безнапор­ный пласт с инфильтрационным питанием, напорный при перетекании сверху или снизу и т.д. (в разрезе), а также условия колебания уровня подземных вод: слабые или значительные колебания уровня и др.Для оценивания эксплуатационных запасов подземных вод широко применяется гидродинамический метод, который позволяет учитывать схема­тичное описание природных условий, взаимодействие скважин, время их экс­плуатации, а также граничные условия в плане и разрезе. Основным недо­статком данного метода является недостаточно полный учет особенностей конструкций скважин и неоднородностей исследуемых горизонтов.В настоящее время для учета сложности и неоднородности водоносных горизонтов кроме традиционного аналитического решения на основе гидро­динамического метода применяются его модификации на основе сеточного моделирования работы проектного водозабора методом конечных разностей, реализованного в виде специальных компьютерных программ.При оценивании эксплуатационных запасов на основе гидродинамиче­ского метода определяется величина понижения уровня водоносного гори­зонта, в большинстве случаев, в центре водозабора на конец периода эксплуа­тации. Полученная величина снижения уровня S сравнивается со значением максимально допустимого понижения SM. Если величина S не превышает SM , то запасы при выбранной производительности скважин считаются обеспе­ченными.10Для оценивания запасов в неограниченном по площади водоносном пласте широко применяется метод «большого колодца», на основе которого полное понижение уровня S воды в скважине, расположенной в центре пло­щади расчетного водозабора, определяется следующим соотношением:S = SB„ + Sc , (1)где SBH -  понижение уровня водоносного горизонта, вызванное эксплуатаци­ей скважин, влияющих на центральную скважину (внешнее понижение); Sc - дополнительное понижение уровня в центральной скважине, возникающее за счет ее собственной эксплуатации (собственное понижение).Внешнее понижение SBH определяется на основании следующего соот­ношения для напорных вод:S bh = In R  , (2)2nKm Rгде Qx -  суммарный дебит системы анализируемых скважин (м /сут); R0 -  радиус «большого колодца», Rn -  приведенный радиус (м) системы взаимо­действующих скважин (влияние водозабора), который определяется следую­щим образом:Rn = \.5л[аггде х -  время эксплуатации водозабора (сут) ( х в большинстве случаев равня­ется 10 000 сут.).Величина понижения уровня в центральной скважине за счет ее соб­ственной эксплуатации определяется, исходя из соотношения:& = Q2nKmrln -^  + 0.5£ (3)3где Q -  дебит скважины (м /сут); гп -  приведенный радиус области влияния скважины (м), rc -  радиус скважины(м); £ - фильтрационное сопротивление, учитывающее характеристики скважины (безразмерное).В случае линейного водозабора имеемГп =b  и R  = 0 2 L2Лгде b -  расстояние между скважинами линейного ряда (м), а L - длина ряда водозаборных скважин, расположенных на одной прямой (м).Таким образом, запасы воды линейного водозабора в пределах области с радиусом питания Rn в неограниченном пласте будут определяться суммар­ным дебитом Qn системы анализируемых скважин, обеспечивающим пони­жение S, которое определяется на основании следующего соотношения:r11S = SBH+Sc = In R l + _ Q _  2nKm R  2nKmrl n ^  + 0.5£ r(4)При различных значениях удаленности скважин водозаборного ряда от границ пласта (различные конфигурации области водозабора) в рамках гид­родинамического метода применяются отдельные уточняющие соотношения [1,2].С целью оценивания эксплуатационных запасов подземных вод также широко применяется гидравлический метод [3]. Его основой являются эмпи­рические данные и зависимости, полученные в результате опытных и опытно­эксплуатационных откачек, либо опытной эксплуатации водоносного гори­зонта.Для повышения эффективности оценивания эксплуатационных запасов подземных вод зачастую осуществляют совместное использование гидроди­намического и гидравлического методов.Также известен балансовый метод оценивания эксплуатационных запа­сов подземных вод [4]. При его использовании учитываются приходные и расходные составляющие баланса месторождений подземных вод. Приходная часть образуется за счет инфильтрации атмосферных осадков, поверхностных вод, а также притока воды из соседних водоносных горизонтов. Расходную часть составляют испарение грунтовых вод, отток в поверхностные водоемы, перетоки в соседние водоносные горизонты.Балансовый метод применяют, как правило, в сочетании с гидравличе­ским и гидродинамическим методами оценки эксплуатационных запасов, так как он не дает возможности оценивать понижения в водозаборных скважинах.Совместное применение рассмотренных известных методов оценивания эксплуатационных запасов подземных вод обеспечивает возможность прове­дения всестороннего анализа состояния подземных водных ресурсов, что поз­воляет осуществлять планирование развития водозаборов в горнодобываю­щем узле с учетом рационального водопользования.Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-07-00451.Список литературы1. Рассказов Н.М., Букаты М.Б. Оценка ресурсов и запасов подземных вод: Учебное пособие. -  Томск: Изд. ТПУ, 2002. -  48 с.2. Классификация эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод. -  М.: ГКЗ, 1997. -  16 с.3. Биндеман Н.Н., Язвин Л.С. Оценка эксплуатационных запасов под­земных вод. -  М.: Недра, 1970. -  215 с.4. Мироненко В.А. Динамика подземных вод.- М.: Недра, 1988. -  357с.

О подходах к оцениванию эксплуатационных запасов подземных вод

http://dspace.bsu.edu.ru/bitstream/123456789/22329/1/Kovalenko_O_pokhodakh.pdf

О подходах к оцениванию эксплуатационных запасов подземных вод

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

DSpace at Belgorod State University