«Эксплуатационная разведка Николаевского месторождения подземных вод для водоснабжения города Капчагай»



страница4/9
Дата11.11.2016
Размер1.34 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

в) Определение средней мощности водоносного горизонта

За основу определения средний мощности водоносного горизонта приняты пробуренные скважины на участке детальной разведки. При этом принимались во внимание только водопроницаемые отложения без учета суглинистых прослоев.

Средняя мощность водоносного пласта на участке детальной разведки принята равной 51 метр.

г) Определение коэффициента водоотдачи

правильность оценки естественных запасов подземных вод в основном зависит от точности определения коэффициента водоотдачи.

Данный параметр определяем различными методами по формулам П.А.Берценского и Н.Н.Биндемана.

Метод П.А.Берцинского основном на установлении определенной зависимости между коэффициентом фильтрации и Водоотдачей пород. Аналитическое выражение этой зависимости следующие:



(12)

где: µ - коэффициент водоотдачи грунта;

k - коэффициент фильтрации, м/сутки.

Как показывает опыт, в конкретных гидрогеологических условиях отдельных месторождений подземных вод с относительно однородными литологическими и гидрогеологическими характеристиками, зависимость между водоотдачей и коэффициентом фильтрации имеет достаточно выдержанный характер.

Наиболее достоверны значение коэффициента фильтрации получено по результатом откачен из опытных кустов №1728, 1731, 1534. Поэтому целесообразно определить средние значение величины водоотдачи по этим скважинам.


д) Определение сопротивления русловых отложений

В период паводка р.Каскелен несет большое количество взвешенных частиц, что приводит к образованию зоны кольматации. Однако в последующий период, вследствие увеличение скорости течения воды в реке, происходит перемещение данных осадков, что способствует декольматации русловых отложений. В результате ежегодной переработки русловых образований создается определенное равновесное состояние, характеризующее ту или иную степень закольматированности.

В результате эксплуатации инфильтрационного водозабора произойдет изменении гидрогеологических условий в прирусловой зал. Понижения уровня вызовет возникновение обратных градиентов тем больших, чем больше понижении уровня воды в скважинах водозабора. Инфильтрация поверхностных вод вызовет активизацию процессов кольматации речного русла.

Поэтому на степенью гидравлической связи подземных вод верхнечетвертичных аллювиальных отложений и поверхностных вод р.Каскелен большое влияние оказывает степень заиленность русла реки, кальматации пор водовмещающих пород в прирусловой зоне, другие причины, которые необходимо учитывать при оценке эксплуатационных запасов.

Сопротивление русловых отложений определяется различными методами как по данным опытных, так и по результатам режимных наблюдений и характеризуется расстоянием , на которое следует сдвинуть границу реки от ее действительного уреза.

Гидравлическое сопротивление русла реки по данным опытной кустовой откачки определяется по методу, предложенному Е.Л.Минакиным для условий неустановившегося движения. Путем подбора значений «а» по формуле:



(14)

где S1 и S2 – понижения соответственно в центральной и наблюдательной скважине, м;

Н0 – мощность водоносного горизонта. м;

а0 – расстояния центральной скважины до реки, м;

в – расстояние наблюдательной скважины до центральной;

r0 - радиус скважины.

Величина сопротивления русловых отложений рассчитывается по формуле:

(15)

где Z – расстоянии центральной скважины до реки, и.

R – абсцисса графика при S=0.

По графику прослеживание понижение уровня R=360 м на момент времени 120 часов.

Тогда по прослеживанию понижения будет равно

м
Состав содержание и методика проведения гидрогеологических исследований на стадии эксплуатационной разведки

Эксплуатационные запасы подземных вод – количество воды в м3/с (сут), которое может быть получено рациональными в ями, при заданном режиме эксплуатации и при качестве вод удовлетворяющим требованиям потребителя в течении всего срока эксплуатации.

Под понятием рациональность водозаборного сооружения понимаются минимальные капитальные и эксплуатационные затраты, что достигается согласованием следующих позиций:

1. Возможность водоотбора в объем заявленной потребности, минимальным количеством компактно расположенных водоприемных сооружений. Это достигается выбором участка с наиболее благоприятными параметрами пласта и границ, оптимальной конструкцией скважин, выбором оптимальной схемы размещения скважин.

2. Наиболее близкое расположение водозабора и потребителю. Срок эксплуатации устанавливается в зависимости от целевого назначения водозаборного сооружения: для крупных водозаборов – срок амортизации оборудования (27 лет), для временных – 5, 10, 15 лет.

Качество воды извлекаемое водозаборными сооружениями должно сохраняется в течении всего расчетного срока и регламентируется или ГОСТом, или требованиями конкретного потребителя.

Методы оценки эксплуатационных запасов подземных вод: гидродинамический, гидравлический, балансовый, метод аналогии.

Гидродинамический метод основан на применении для расчетов водозаборов математических формул для начальных и граничных условий, где доказывается изменение уровня подземных вод к концу срока эксплуатации.

Гидравлический метод оценки эксплуатационных запасов подземных вод основан на непосредственном использовании данных откачек из скважин. Расчет водоотбора этим методы сводится к экстраполяции по кривым дебита, или по эмпирическим графиком зависимости понижения от времени. Достоинство этого метода – не требуется расчет гидрогеологических параметров горизонта.

Эксплуатационные запасы подземных вод – особая балансовая категория проявляющая только при возмущения естественной гидродинамической обстановки конкретным водозабором, расположенным в определенном месте и имеющим определенную конструкцию.

Эксплуатационные запасы подземных вод месторождения могут обеспечивается:

- естественными запасами и естественными ресурсами подземных вод разрабатываемого и гидравлически связанных с ним снежных водоносных горизонтов;

- привлекаемыми в процессе эксплуатации поверхностными водами;

- искусственными запасами и ресурсами, формирующимися в результате гидротехнического строительства, орошения земель, либо искусственного подпитывания водозаборов.

Под естественными запасами понимаются объем гравитационной воды, заключенной в порах, трещинах, карстовых и других пустотах горных пород, а таким упругие запасы – объем воды, высвобождающейся из напорного водоносного горизонта при понижении в нем пластового давления.

Естественные ресурсы – это величина питания водоносного горизонта в ненарушенных эксплуатацией подземных вод гидрогеологических условиях, равная сумме всех приходных элементов Баланса водоносного горизонта. Величина естественных ресурсов может изменяться по сезонам года и в многолетнем периоде в зависимости от интенсивности питания водоносного горизонта.

В нарушенных при эксплуатации подземных вод гидрогеологических условиях питания водоносного горизонта может возрастать за счет улучшения условий инфильтрации атмосферных осадков, уменьшения испарения с поверхности грунтовых вод и транспирации и др.

Возможность привлечения к водозаборным сооружениям транзитного поверхностного стока, вод озер и водохранилищ, естественных ресурсов и запасов подземных вод разрабатываемого и снежных с ними водоносных горизонтов или усилие подпитывания водозабора искусственным путем зависит от условий залегания водоносных горизонтов, наличия или отсутствия разделяющих их слабопроницаемых пластов: участков их размыва или фациального замещения проницаемыми отложениями, заимнности русловых отложений, типа, конструкции и схемы размещения водозаборных сооружений и пр.

Эксплуатация подземных вод может происходит при установившемся или неустановившимся режимах фильтрации. В первом случае эксплуатационные запасы полностью обеспечиваются возобновляемыми источниками формирования, во втором – обеспечиваются частично.

В любом случае, учитывая связь подземных вод с внешний средой, условия которой весьма изменчивы, подсчет запасов следует производит на ограниченный срок эксплуатации с учетом допустимого снижения уровня воды к концу этого срока и при условии сохранения водохозяйственной обстановки.

Величина допустимого снижения уровня воды определяется исходя мощности водоносного горизонта, величины напора подземных вод, технических возможностей при условии предотвращения или сведения к минимуму ущерба окружающей природной среде, связанного с отбором подземных вод.

В процессе эксплуатации качество подземных вод может оставаться неизмененным или изменяться во времени как при неустановившемся, так и при установившемся режимах фильтрации. Возможность изменения качества вод обусловливается гидрогеологическими и гидрохимическими условиями, наличием источников загрязнения, условиями и величиной водоотбора.

В связи с этим, в не зависимости от режима фильтрации, срок возможного действия водоотбора, определяется с обязательным соблюдением условий сохранения требуемого качества вод.
Таблица 2.1

Основное содержание эксплуатационной разведки подземных вод



Основное содержание эксплуатационной разведки

Целевое назначение

Примерный перечень основных видов работ

Гидрогеологический надзор строитель-ством крупных водозаборных сооружений

Обеспечение авторского надзора за строительст-вом квалифицированной гидрогеологической документаций и строи-тельством наблюдатель-ной режимной сети на водозаборном участия.

1) Документация всех буровых скважинах;

2) предпусковое исследования скважин;

3) производство строительных откачек;

4) строительство наблюдатель-ной сети для излучения режима подземных вод:

5) оформление передача водозабор-ных скважин в эксплуатацию.


Переоценка эксплуатационных запасов подземных вод непосредственно на участие действующего водозаборного сооружения

Выбор наиболее рацио-нальных условий дли-тельной эксплуатации подземных вод, в том числе с учетом их охраны от загрязнения: обоснования увеличения общей производитель-ности водозабора (или уменьшения) а также перевод ранее разведен-ных запасов подземных вод по перспективным категориям в промыш-ленным (категории А и В).

1) Комплекс наблюдений зпа изучением режима подземных вод;

2) бурения дополнительных наблюдательных скважин;

3) исследования фильтра-ционных свойств водоносного горизонта по площади;

4) камеральная обработка материалов;

5) оформление (утверждения) результатов переоценки запасов подземных вод и рекомендации по рациональным условием их эксплуатации.


Продолжение таблицы 2.1

Основное содержание эксплу-ной разведки

Целевое назначение

Примерный перечень основных видов работ

Перевод ранее разведанных эксплуатационных запасов подземных вод на флангах месторождение из перспективных С12) в промышленные (А+в) категории

Обоснование дальней-шего расширения дейст-вующего водозаборного и сооружения (в связи с дополнительной потреб-ностью объекта водо-снабжения)

1) комплекс режимных наблю-дений;

2) бурения дополнительных разве-дочных и наблюдательных сква-жин на флангах месторождения;

3) камеральная обработка материалов режимных наблю-дений на действующем водо-заборе и утверждения запасов.


Искусственное вос-полнение эксплуата-ционных запасов подземных вод на участке действую-щего водозаборного сооружения

Предотвращения истощения запасов подземных вод на площади водозабора и увеличения общей его производительности.

1) изыскание источника вос-полнения запасов подземных вод;

2) специальные гидрогеологи-ческие исследования (бурения скважин, опытные нагитания и др);

3) гидрогеологический надзор за строительством и сдачей в эксплуатацию сооружении по восполнению запасов;

4) режимные наблюдения за эксплуатаций сооружения;



Охране подземных вод на площади действующего водозаборного сооружения от загрязнения

Обеспечение качества воды источника хозяйст-венно-питьевого водоснабжения

1) Специальные гидрогеоло-гические исследования;

2) бурение дополнительных наблюдательных; скважин и стационарные изучения режима подземных вод;

3) лабораторные исследования.

Продолжение таблицы 2.1



Основное содержание эксплуатационной разведки

Целевое назначение

Примерный перечень основных видов работ

Оценка эксплуата-ционных запасов подземных вод на прилегающих и месторождению участках в анало-гичных гидрогео-логических условиях

Обоснование строительства нового водозаборного сооружения в связи с дополнительной потребностью объекта водоснабжения.

1) дополнительные разведочные работы (бурения одиночных скважин и опытные откачки);

2) изучение режима подземных вод;

3) оценка запасов подземных вод на новом участке методом аналогии утверждение приращенных запасов с целью обоснования строительства водозабора.

При освоение всех месторождений твердых полезных ископаемых применяется эксплуатационная разведка. При этом считается что без эксплуатационной разведки нельзя геологически грамотно и эффективно произвести промышленную обработку месторождений и обеспечить перевод ранее разведанных запасов в более высокие категории. Следует полагать, что этот основной вывод целиком относится к освоению месторождений пресных подземных вод.

Основная задача эксплуатационной разведки в период освоения месторождения подземных вод состоит в обеспечении квалифицированного гидрогеологического обоснования строительства водозаборного сооружения. Можно пометить следующий порядок гидрогеологических работ в период строительства водозаборного сооружение: 1) гидрогеологический контроль за бурением эксплуатационных скважин и надзор за соблюдением проектной их конструкции; 2) предпусковая исследования гидрогеологических скважин; 3) эксплуатационные опробования скважин; 4) строительство наблюдательной сети для стационарного изучения режима подземных вод на участке водозаборного сооружения; 5) исследование и участие в строительстве зон санитарной охраны; 6) оформление передачи водозаборных скважин в эксплуатацию заинтересованной организации.

Гидрогеологические исходные данные, получаемые при бурение водозаборных скважин, являются один из основных документов для обоснования последующей рациональной эксплуатации каптажного сооружения. Именно поэтому работы по осуществлено тщательного участке имеют большое значение. Для решение этой задачи целесообразно осуществить: а) планово-высотную привязку эксплуатационной скважины на водозаборном участке: б) контроль за правильным выбором способов и технологии бурения эксплуатационных скважин; в) гидрогеологическую документацию и составления паспорта водозаборных скважин.

Участие гидрогеолога в планово-высотной привязке проекта размещения эксплуатационных скважин на водозаборном участке, особенно имеющем сложные природные условия, является крайне необходимым. В этом отношений важно выполнить инструментальную разбивку в натуре схемы расположения эксплуатационных скважин и обосновать последовательность их проходки, эта задача может быть решена при строгом учете гидрогеологических особенностей водозаборного участка и всего месторождения в целом, в том числе граничных условий и прогноза возможных их изменений в процессе длительной эксплуатации.

В процессе строительства скважин могут быть обнаружены некоторые гидрогеологические детали, характеризующие, например, неоднородность водоносного горизонта, изменение его мощности и др.

Задача гидрогеологического надзора заключается в принятии решений по рациональному размещению водозаборных скважин с учетом обнаруженных гидрогеологических деталей. В этом отношении бурение эксплуатационных скважин целесообразно производить на водозаборном участке методом последовательной их проходки.

Дело в том, что в процессе детальной разведки месторождений подземных вод, как правило, выполняется бурение лишь части скважин, намеченных по схеме будущего водозабора. Этим и объясняется необходимость последовательной проходки эксплуатационных скважин на участке водозаборного сооружения и тщательного анализа гидрогеологических данных, выявляемых в процессе бурения. Игнорирование этих требований может привести и значительным осложнениям при будущей длительной эксплуатации водозабора, к излишнем дополнительным объемом бурения.

В процессе составления технического проекта водозаборного сооружения гидрогеологические особенности обычно учитываются при выборе конструкции эксплуатационных скважин, оборудовании их соответствующими эффективными фильтрами и др. Все это должно обеспечить проектные дебиты каждой эксплуатационной скважины и общую производительность водозабора.

Количественны и качественное опробование подземных вод продуктивного горизонта в период строительства каптажного сооружения должно быть осуществлено путем проведение одиночных откачек из каждой эксплуатационной скважины (предпусковое опробовании) и групповой – откачки одновременно из всех скважин водозабора (строительная или эксплуатационная откачка).

Однако до предпускового исследования и тем более эксплуатационного опробования скважина должна быть соответствующим образом подготовлена к таким исследованиям. Эта подготовка скважин состоит в восстановлении в призабойной части фильтрационных свойств вскрытого водоносного горизонта.

Цель предпусковой откачек состоит в проверки подготовленности скважин к длительной эксплуатации и получении необходимых контрольных гидрогеологических данных (проектный дебит, расчетная величина понижения уровня, качество воды, работа фильтра и др.).

Эксплуатационные откачки проводятся с целью проверки работы водозахватных сооружений с суммарной производительностью и установления оптимального режима будущей эксплуатации.

Можно наметить следующие общие рекомендации по проведению эксплуатационной откачки на водозаборном сооружении.

1. Разработать программу проведения эксплуатационной откачки применительно к данным гидрогеологическим условиям водозаборного участка и конкретным требованиям проекта каптажного сооружения. В программе необходимо обосновать режим проведения откачек ее продолжительность и технически условия опробования.

2. Откачка должна проводится одновременно из группы скважин, подготовленных согласно проекту к длительной эксплуатации (кроме резервных).

3. Режим проведения эксплуатационной откачки (дебиты скважин, величина понижения, последовательной или одновременный пуск всех скважин, продолжительность опробования и др. Целесообразно выбрать в строгом соответствии с требованиями утвержденного проекта водозабора; в конце концов, главная цель эксплуатационной откачек – проверить опытным путем суммарный дебит водозабора, техническую подготовленность водозахватного сооружения к длительной работе.

4. Групповая эксплуатационная откачка может быть проведена только после того, когда на всех скважинах полностью будет выполнен монтаж измерительной аппаратуры (для замеров дебита, уровня воды и отбора проб воды), предусмотренный проектом.

5. Целесообразно также приурочить проведения эксплуатационной откачек к периоду завершения строительства напорной нитки водовода, что позволит решить вопрос откачиваемой воды (непосредственно в водовод).

6. Необходимо также ко времени проведения эксплуатационной откачки иметь на водозаборном участке полностью оборудованную наблюдательную сеть для выполнения исследований за режимом подземных вод. В некоторых случаях результаты эксплуатационной откачки могут быть использованы для уточнения схемы расположения наблюдательных скважин.

7. Учитывая основную цель количественного опробования всего водозабора, суммарный дебит эксплуатационной откачек, как и дебит каждой скважины, и соответственное значение понижения уровня в выработках целесообразно принять такими, как это предусмотрено проектом строительства. В этих условиях можно сравнивать проектные и фактические данные.

На площади водозаборных участков речных долин, где осуществлено строительство каптажного сооружения инфильтрации типа с высокой степенью обеспеченности постоянным питанием (постоянно действующие поверхностные водотоки или водоемы), эксплуатационную групповую откачку целесообразно проводить непродолжительные время – примерно 1-2 суток.

Для длительного изучения режима подземных вод в период их длительной эксплуатации должен быть составлен проект строительства наблюдательной сети, являющейся составной частью общего проекта водозаборного сооружения. В опорную режимную наблюдательную сеть должны входить: а) все эксплуатационные скважины водозабора, для чего они должны иметь необходимые оборудования для изучения режима подземных вод; б) специальные наблюдательные скважины (пьезометры); в) гидрометрические посты на реках и родниках.

Устройство наблюдательной сети на водозаборном сооружении (участке) должно быть осуществлено до начало строительства каптажного сооружения.

Гидрогеологические исследования, включающие стационарное изучение режима подземных вод, являются одним из главных в общем комплексе работ по эксплуатационной разведки месторождений.

В задачи режимных исследований входят:

1. Выявление характера и закономерностей изменения естественного режима подземных вод на водозаборном участке, формирующегося под влиянием длительного водоотбора, в первую очередь изменения граничных условий потока в плане и разрезе.

2. Уточнение гидрогеологических параметров продуктивного водоносного горизонта по данным режимных наблюдений с учетом изменившихся в процессе эксплуатации граничных условий фильтрационного потока подземных вод.

3. Переоценка эксплуатационных запасов подземных вод на площади водозаборного участка и обосновании оптимального режима эксплуатации водозаборного сооружения.

4. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод на флангах месторождения.

5. Своевременное предупреждение возможного ухудшения качества подземных вод на участке водозаборного сооружения и обоснование мероприятий по предотвращению этих процессов.

6. Сравнительная оценка гидрогеологических данных разведки и опыта эксплуатации подземных вод.

7. Накопление опыта эксплуатации подземных вод в различных гидрогеологических условиях для дальнейшего совершенствования методов разведки и оценки запасов подземных вод.

Граничные условия водозаборного участка являются главным фактором, определяющим принцип размещения наблюдательной сети. При этом должно учитываться расположение водозаборов относительного границ области фильтрации потока в плане, а также относительно границ раздела в вертикальном разрезе.

Граничные условия – это комплекс природных факторов, характеризующих связь водоносного горизонта с окружающей среды.

Граничные условия фильтрационного потока, по существу, определяют закономерности формирования режима подземных вод (в естественной и нарушенной обстановке) в районе водозабора, изменения во времени уровня воды в эксплуатационных скважинах, условиях их взаимодействия и в целом формирование депрессионной воронки и эксплуатационных запасов.

Комплекс гидрогеологических и инженерно-геологических работ в стадии эксплуатационной разведки включает три основных направления работ: 1) гидрогеологические исследовании по изучению режима подземных вод и поверхностных вод на площади действующих водозаборных сооружений; 2) инженерно-геологические исследования, направленные на изучение деформации поверхности земли, возникающий под влиянием интенсивной эксплуатации подземных вод; 3) изыскание источников и способов искусственного восполнения эксплуатационных запасов на действующих водозаборах как средства борьбы с истощением водоносного горизонта.

По первому направлению целесообразно наметить следующие основные виды работ: а) изучение режима дебита эксплуатационных скважин и суммарного отбора подземных вод на водозаборном сооружения; б) исследования по изучению режима уровня подземных вод на площади влияния водозабора; в) контроль за изменением качества подземных вод в процессе их длительной эксплуатации и исследования по охране подземных вод от загрязнения под влиянием искусственных факторов; г) изучение температурного режима подземных вод; д) гидрогеологический и санитарно-технический надзор за эксплуатацией за санитарной охраны; е) гидрогеологический контроль за эксплуатацией глубинных центробежных скважинных насосов; ж) исследование по изучению режима поверхностных вод на площади влияния водозабора.

По второму направлению состав работ по существу с режимными инженерно-геологическими наблюдении за возможной деформацией поверхности на площади влияния водозаборных скважин.

Третье направлении предусматривает: а) изыскания возможных источников искусственного восполнения эксплуатационных запасов подземных вод на действующем водозаборе; б) разработку и обоснования способов искусственного выполнения эксплуатационных запасов применительно к конкретным гидрогеологическим условиям действующего водозабора; в) проведение опытно-производственных работ по искусственному восполнению; г) дополнительные исследования по изучению режима подземных вод.

Весь этот комплекс работ следует рассматривать как средство борьбы с истощением запасов на действующем водозаборном сооружении, обеспечивающем возможное увеличение его дебита.

Режим уровня подземных вод в водозаборных скважинах и в продуктивном горизонта на площади влияния водозабора является одним из главных показателей сложной картины динамики фильтрационного потока, определяющих выбор рациональных условий эксплуатации месторождений.

Темпы изменения уровней подземных вод во времени определяют и календарные сроки изучения режима, а также частоту измерений и способы обработки режимных наблюдений.

Раздельный и суммарный отбор подземных вод с помощью буровых скважин или каптажных галерей входят как основной параметр во все последующие гидродинамические расчеты по уточнению значений гидрогеологических параметров пласта и по переоценке эксплуатационных запасов.

Гидрогеологический контроль за эксплуатацией глубинных скважинах насосов на водозаборе позволяет своевременно принято меры к переоборудованию каптажных скважин в связи с изменяющимся гидрогеологическими условиями.

Таким образом, все три перечисленные выше направления гидрогеологических и инженерно-геологических работ, определяющих содержание эксплуатационной разведки подземных вод, должны предусматриваться на водозаборных сооружениях в рациональном их сочетании в зависимости от конкретных условий и конкретных требований объекта исследований.


1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница