Особенности методики исследований подземных вод для целей водоснабжения

ОСОБЕННОСТИ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЦЕЛЕЙ

 

Гидрогеологические исследования в зависимости от назначения работ и целей использования подземных вод (например, для водоснабжения, ороше­ния, теплофикации и т.д.) имеют свои особенности, рассмотреть которые следует более подробно.

Особенности методики исследований подземных вод для целей водоснабжения

 

Методика гидрогеологических исследований для целей водоснабжения разработана в специальной литературе наиболее детально и полно, поэто­му и здесь рассматривается весьма подробно. Кроме того, гидрогеологи­ческие исследования, связанные с водоснабжением, в практике встречаются наиболее часто и основные положения рассматриваемой методики могут быть применены с небольшими корректировками в гидрогеологических рабо­тах, проводимых для других целей.

Объем гидрогеологических исследований для целей водоснабжения зави­сит от :

- размера потребности в воде, которая должна быть известна еще до начала исследований. При небольшой потребности можно ограничиться минимум иссле­дований, при весьма значительной - требуется полный комплекс гидрогео­логических работ с изучением как подземных вод, так и поверхностных на случай устройства инфильтрационных водозаборов;

- характера и типа намечаемых к использованию источников водос­набжения. Объем и характер гидрогеологических исследований, например, будет изменяться при разведке грунтовых и глубоких артезианских вод, поровых трещинных вод, вод в закарстованных известняках и в зонах тек­тонических разломов;

- этапа изучения или использования подземных вод.

- сложности гидрогеологических условий района. Чем сложнее ра­йон, тем больший объем исследований требуется для его изучения. Для простых районов материалы такой же детальности можно получить меньшим объемом гидрогеологических работ;

- степени изученности района в геологическом и гидрогеологичес­ком отношениях. Если район в какой-то степени уже изучен, то повторять проведение исследования не нужно. Их следует продолжить с учетом имею­щихся материалов.

Для наиболее правильного подхода к исследованиям и предотвращения излишних затрат при проведении гидрогеологических работ следует соблю­дать определенную очередность, т.е. использовать принцип последова­тельного изучения.

При исследованиях подземных вод для целей водоснабжения выделяются следующие этапы изучения подземных вод:

- региональная оценка прогнозных ресурсов подземных вод;

- поисково-оценочные работы на месторождении подземных вод;

- разведка выявленного месторождения подземных вод;

- эксплуатационная разведка освоенного месторождения.

Главной целью поисково-оценочного этапа является выявление перспективных пло­щадей (участков) с достаточным количеством подземных вод требуемого качества и оценка выявленных новых месторождений.

Выбор района поисков источников водоснабжения по экономическим сооб­ражениям производится по возможности вблизи объекта водопотребления, обычно в расстоянии до 10 – 15 км, реже 30 – 50 км от потребителя и как исключение 100 и более километров.

Работы на этом этапе исследований проводятся поисково-съемочными методами, а именно: мелко- и среднемасштабной гидрогеологической съем­кой, геофизическими исследованиями, поисками с помощью геоботаническо­го метода, бурением скважин, количественным и качественным опробовани­ем подземных вод. Все эти виды исследований рассмотрены выше и здесь не детализируются.

Оценка новых выявленных месторождений подземных вод заключается в уточнении геологического строения и гидрогеологических условий, выявлении на площади месторождения наиболее перспективных участков для размещения водозабора, оценки эксплуатационных запасов подземных вод по категориям С₁ и С₂, установление возможных источников питания в процессе эксплуатации, обосновании экономической целесообразности постановки дальнейших разведочных работ.

Работы на этапе разведки проводятся уже на меньшей площади по сравнению с поисками, но с большей детальностью. Площади, не попавшие в границы месторождения, здесь уже не изучаются.

Работы проводятся методами раз­ведки, рассматриваемыми ранее, а именно: крупномасштабной гидрогеологи­ческой съемкой, бурением скважин, пробными и опытными откачками, ре­жимными наблюдениями, геофизическими работами, моделированием, балансово-гидрометрическими исследованиями.

Большое значение для правильности ведения разведки имеет выбор рас-стояний между профилями и отдельными скважинами на них.

Расстояния между скважинами на профилях при простых гидрогеологичес­ких условиях принимать равными 3 – 4-кратному расстоянию между будущи­ми эксплуатационными выработками. Расстояния же между разведочными профилями могут быть приняты в 2 раза больше, чем расстояния между скважинами на профилях.

Задачами разведки являются:

 

- оценка эксплуатационных запасов подземных вод по ка­тегориям В, С₁ и С₂;

- получение необходимых данных для обоснования проекта и строитель­ства водозаборных сооружений;

- прогнозная оценка качества подземных вод на весь период будущей эксплуатации и гидрогеологическое обоснование зон санитарной охраны.

Разведка производится на участке размещения будуще­го водозабора, который выбран на предыдущем этапе изучения. В связи с этим все работы ведутся со строгим учетом схемы намечаемого водозабора, и ха­рактер размещения разведочных скважин уже предопределен этой схемой.

Скважины закладываются в местах будущих эксплуатационных выработок, поэтому заранее уже должен быть произведен расчет эксплуатационного водозабора, установлено число скважин, места их расположения, т.е. составлена схема будущего водозабора. Выбор скважин, подлежащих бурению, производится с учетом конкретных условий объекта, чаще всего через одну или две. Целесообразно эти скважины бурить сразу как разведочно-эксплуатационные с передачей их впоследс­твии в эксплуатацию.

Кроме разведочных и разведочно-эксплуатационных скважин в процессе разведки бурятся вспомогательные скважины: наблюдательные, режимные и т.п.

Диаметр разведочно-эксплуатационных скважин должен соответствовать проектному диаметру эксплуатационных выработок, т.е. допускать уста­новку насосов для обеспечения получения эксплуатационных расхо­дов.

Диаметр разведочных скважин принимается с учетом проведения из них опытных откачек. Наблюдательные скважины проходятся наименьшим диамет­ром, но с учетом возможности установки фильтра и замера в них уровня.

Конструкция скважин и способы их бурения должны предусматривать воз­можность раздельного опробования водоносных горизонтов и получения на­иболее достоверных гидрогеологических характеристик.

Из скважин производятся опытные и опытно-эксплуатационные откачки по существующим методикам, которые могут быть одиночными, кустовыми или групповыми. В период откачек отбираются пробы воды на раз­личные анализы.

По результатам разведки производится подсчет эксплуатаци­онных запасов по категориям В, С₁ и С₂.

К категории В относятся запасы, равные дебитам, полученным при откач­ке. При простых же гидрогеологических условиях и хорошем восполнении к категории В можно относить запасы, определенные путем экстраполяции по­лученных при откачке дебитов на 1,5 – 2,0 - кратное понижение уровней (гидравлическим методом). Учитывая это, при разведке водозабора в прос­тых условиях достаточно пробурить и опробовать скважины с отбором воды в количестве 20 – 25 % от общей потребности.

При средних гидрогеологических условиях 50 – % - ной расчетной потребности должно быть получено откачкой (категория В) и 50 % по расчету гидравли­ческим или гидродинамическим методами.

При очень сложных условиях, где выявление запасов по категории В в процессе разведки нецелесообразно, допускается строительство водозабо­ра на базе запасов категории С₁. Несмотря на это, здесь требуется буре­ние и опробование всех скважин будущего водозабора.

При разведке большое внимание уделяется возможности ухуд­шения качества воды при эксплуатации и гидрогеологическому обоснованию зон санитарной охраны.

Эксплуатационная разведка заключается в проведении систематических наблюдений за работой действующих водозаборов. При этом получаются весьма ценные сведения о месторождении при минимальных затратах. Так как эксплуатация ведется весьма продолжительный срок по сравнению с откачками при разведке и отбор воды производится в большом объеме, то полученные сведения о водоносном горизонте являются весьма точными и надежными.

Изучение опыта эксплуатации вод данного месторождения дает возмож­ность:

- установить изменения естественного режима под влиянием эксплуата­ции;

- произвести проверку правильности ранее выполненных расчетов;

- произвести перевод эксплуатационных запасов в высшие категории;

- уточнить правильность установления зон санитарной охраны;

- разработать гидрогеологическое обоснование для расширения или ре­конструкции действующего водозабора;

- прогнозировать наиболее рациональный режим эксплуатации;

- использовать полученные сведения на других разведываемых месторож­дениях, имеющих аналогичные гидрогеологические условия.

Для решения всех задач на действующем водозаборе должны быть органи­зованы систематические и планомерные комплексные наблюдения по изучению режима:

- динамических уровней в водозаборных выработках и в затрубных скважинах;

- дебитов отдельных скважин и суммарного водоотбора;

- развития депрессионной воронки;

- поверхностных вод;

- качества подземных вод и их температуры;

- а также исследованию зон санитарной охраны.

Для проведения всех этих режимных наблюдений потребуется строитель­ство опорной наблюдательной сети и установка соответствующей измери­тельной аппаратуры на всех эксплуатационных и наблюдательных скважинах.

Режимные наблюдения должны вестись на участке водозабора в пределах площади возможного формирования депрессии, а также за ее пределами для наблюдения естественного гидрогеологического режима.

Глубина заложения режимной сети устанавливается с учетом минимально­го положения динамических уровней на конец эксплуатации.

Результаты наблюдений должны регулярно обрабатываться и оформляться в виде ежегодных отчетов. Гидрогеологические карты глубин залегания, гидроизогипс, качества воды должны составляться датированными на раз­личные периоды.

Затраты на эксплуатационную разведку ничтожны, а получаемый эффект весьма велик.