Оценка запасов подземных вод и их охрана

Запасы подземных вод, по Н. А. Плотникову, Ф. М. Бочеверу, Н. И. Плотникову и др., разделяют на естественные и эксплуата­ционные.

Под естественными запасами следует понимать объем воды в водоносном горизонте, способный вытекать из него под действием силы тяжести. Искусственные запасы подземных вод образуются в водоносном горизонте за счет орошения, фильтрации воды из ка­налов, затопления территорий паводковыми водами рек или в ре­зультате строительства водохранилищ, применения системы погло­щающих скважин и др.

281

Под эксплуатационными запасами понимается количество под­земных вод, которое может быть получено из водоносного горизон­та рациональными в технико-экономическом отношении водозабор­ными сооружениями при заданном режиме эксплуатации и при ка­честве воды, удовлетворяющем требованиям в течение всего рас­четного срока водопотребления.

По данным Б. И. Куделина (1970), естественные запасы в пре­делах Подмосковного артезианского бассейна составляют 1317 м³/с. На территории Узбекской ССР, по данным С. Ш. Мирзаева, эксплуатационные запасы пресных подземных вод составляют «00 м³/с.

По территории СССР Н. И. Плотников (1969) прогнозные эксплуатационные запасы оценивает 6930 м³/с.

В Сирии общее количество подземных вод, добываемое из скважин и колодцев, достигает 7 м³/с. В Мексике, по данным Г. Кинтера, естественные запасы подземных вод оцениваются в 500 м³/с. В долине реки Дунай естественные запасы в аллювиаль­ных отложениях равны 8 м³/с при величине модуля подземного сто­ка 1,13 л/с с 1 км².

В последние 25—30 лет в различных странах мира проводятся большие работы по увеличению запасов подземных вод.

Для увеличения ресурсов подземных вод в СССР и южной Ка­лифорнии широко используют конусы выноса, сложенные крупно­зернистыми песками и гравием. В эти отложения Направляется по­верхностный сток при помощи специальных дамб.

Естественные запасы подземных вод Q_e определяются по фор­муле

где В — ширина потока подземных вод в м; h — мощность водонос­ного пласта в м; К — коэффициент фильтрации в м/сут; / — гидрав­лический уклон потока подземных вод.

Эксплуатационные запасы подземных вод могут быть оценены по радиусу влияния во время опытной откачки. Для этого сначала определяют единичный расход потока:

(ХП-2)

где Q — дебит колодца при откачке; R — радиус влияния.

Умножая единичный расход (q) на ширину потока (В), полу­чим общий расход потока:

В Советском Союзе запасы подземных вод изучаются по программам, которые утверждаются Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых |(ГКЗ) при Совете Министров СССР или территориальными комиссиями в зависимости от важности объекта и объема потребляемой воды. Основой для оценки запасов подземных вод служат степень и достоверность геологической,

282

гидрогеологической, гидрологической и гидрохимической изучен­ности территории. В зависимости от детальности произведенных работ и имеющихся материалов по эксплуатации существующих водозаборов и отдельных скважин, режиму водоносных пластов, химическому составу подземных вод определяется категория запа­сов. При оценке естественных запасов подземных вод в недрах сле­дует выделять эксплуатационные запасы. Последние обусловлива­ются не только гидрогеологическими условиями, но и в значитель­ной степени зависят от конструкции каптажных сооружений и ус­ловий их работы. Особенно большое значение эти факты имеют при использовании пресных подземных вод, плавающих на соленых. В этом случае усиленное понижение уровня подземных вод в во­доносном пласте и форсированный отбор пресных вод могут приве­сти к подсасыванию соленых.

Эксплуатационные запасы в ряде случаев могут быть значи­тельно повышены за счет увеличения гидравлического уклона и перевода части естественных запасов подземных вод в эксплуата­ционные. В ряде случаев величина эксплуатационных запасов мо­жет быть меньше естественного расхода потока при несовершенных выработках, равна (совершенная галерея или группа колодцев, перехватывающая подземный поток полностью) или в несколько раз больше (при увеличении гидравлического уклона и дополни­тельной фильтрации в области питания). Увеличение эксплуата-цирнных запасов подземных вод за счет сработки естественных за­пасов и их восполнение за счет усиленной фильтрации поверхност­ных вод весной имеет огромное значение-для засушливых зон и районов использования вод аллювиальных отложений.

В Советском Союзе с успехом применяется метод оценки эксплуатационных запасов артезианских вод по характеру депрес-сионных воронок. Этот метод базируется на определении разности пластовых давлений между контуром питания и контуром водо­приемной части скважин с радиусом h. Во многих странах мира эксплуатационные запасы 'оцениваются по данным откачек из оди­ночных и взаимодействующих скважин по методам Тима, -Тейса, Джакоба, Малишевского, Щелкачева, Альтовского, Форхгеймера, Маскета, Кочиной-Полубариновой и др., с учетом упругих и не­упругих свойств водоносных горизонтов.

По аналогии с другими полезными ископаемыми запасы под­земных вод в СССР делятся на следующие категории: С₂ и С\, В и А.

Запасы подземных вод могут определяться как для всего арте­зианского бассейна, так и для отдельных " районов и водоносных горизонтов. Они выражаются в кубических метрах в секунду, час, сутки или год. Для определения низких категорий запасов — С₂ и С_ь дающих представление об имеющихся потенциальных возмож­ностях района или бассейна в целом, достаточно располагать гид­рогеологическими и геологическими данными, сведениями о пло­щади того или иного водоносного горизонта, его мощности, хими­ческом составе, примерной пористости вмещающих пород, единич-

283

ными данными о фильтрации и дебитах, подтвержденных опробыванием водоносного горизонта в отдельных точках либо установленных по аналогии с уже разведанными участками, запа­сы по которым для данного горизонта определены по категории А и В. Чтобы решить вопрос о пригодности подземных вод, детально изучается их качество. Эксплуатационные запасы по категории С\ не должны превышать потенциальных возможностей естественных запасов, потребных для их восполнения. Произведение площади водоносного горизонта на его мощность и среднюю пористость даст величину общих запасов, которыми располагает данный район. Такие данные могут служить основой для обоснования размеще­ния промышленных предприятий и населенных пунктов в этом районе.

Выявленные запасы по категориям С₂ и С\ в дальнейшем под­лежат детализации на основе дополнительных исследований, поле­вых опытных работ, необходимых для составления проектного за­дания водоснабжения населенных пунктов и промышленных пред­приятий. Эти запасы подземных вод будут относиться уже к кате­гории В. Для обоснования этой категории требуются подробные сведения о литологическом составе и площади распространения во­доносного горизонта, его мощности, связи водоносных горизонтов между собой и открытыми водотоками, данные о водном балансе, направлении движения подземных вод, дебитах одиночных и груп­повых скважин, их влиянии друг на друга, а также подробная хи­мико-бактериологическая характеристика подземных вод и пониже­ния уровня воды при эксплуатации. Эти данные, положенные в ос­нову гидродинамических расчетов по методу Каменского, Щелка-чева, Альтовского, Тима, Тейса, Джакоба и др., должны дать до­статочно надежный материал о запасах, режиме и качестве под­земных вод.

Категория А — высшая категория запасов, на основании кото­рой утверждаются технические проекты эксплуатации водозаборов. Для этой цели проводятся дополнительные гидрогеологические ис­следования для уточнения гидрогеологических параметров. Запасы по категории А должны быть обоснованы данными длительных опытно-эксплуатационных откачек, устанавливающих количество и качество откачиваемых вод во времени. Должны быть выяснены условия питания разведуемого водоносного горизонта, литологиче-ский состав пород, подстилающих и покрывающих изучаемый во­доносный горизонт, и обоснована обеспеченность восполнения эксплуатационных запасов на весь период работы выстроенных водозаборных сооружений.

Особенно большое внимание на этой стадии должно быть уделе­но прогнозу возможного изменения химического и бактериологиче­ского состава, а также постоянству дебита и понижения в процессе длительной эксплуатации.

Для охраны источников водоснабжения в СССР законом уста­новлены зоны горно-санитарной охраны с определенным санитар­ным режимом.

284