Забір підземних вод Забір підземних вод здійснюється шляхом влаштування ключових, шахтних або бурових (трубчастих) колодязів.

6.15. Використання підземних комунікацій

6.15. Використання підземних комунікацій Під час розвідки у місті широко використовуються підземні комунікації. Пересування ними, як правило, вимагає попередньої підготовки і проводиться на невеликі (до 200-300 м) відстані по розвіданому заздалегідь

Динаміка підземних вод

Запаси підземних вод

Використання підземних комунікацій

Використання підземних комунікацій Під час розвідки у місті широко використовуються підземні комунікації. Пересування ними, як правило, вимагає попередньої підготовки і проводиться на невеликі (до 200-300 м) відстані за розвіданим маршрутом.

Підземні водиє корисними копалинами, запаси якого на відміну від інших видів корисних копалин відновлюються в процесі експлуатації. Площі водоносних горизонтів та їх комплексів, у межах яких є умови для відбору підземних вод певного складу, що відповідає встановленим кондиціям, у кількості, достатньої для економічно доцільного їх використання, називається родовищами підземних вод. За характером використання підземні води поділяються на 4 види: питні та технічні, що застосовуються для господарсько-питного та виробничо-технічного водопостачання, зрошення земель та обводнення пасовищ; лікувальні мінеральні води, що використовуються в бальнеологічних цілях та як столові напої; теплоенергетичні (включаючи пароводяні суміші) - для теплопостачання промислових, сільськогосподарських та цивільних об'єктів, а окремих випадках- і для вироблення електроенергії; промислові води- Вилучення з них цінних компонентів. У ряді випадків підземні води одночасно є мінеральними та теплоенергетичними, промисловими та теплоенергетичними, у зв'язку з чим вони розглядаються як комплексна корисна копалина. Родовища прісних та солонуватих вод, що використовуються для господарсько-питного водопостачання та зрошення, поділяються на основні типи: родовища річкових долин, артезіанських басейнів, конусів виносу передгірських шлейфів і міжгірських западин, обмежених за площею структур або масивів тріщинних і тріщинно-карстових порід, тектонічних порушень, піщаних масивів пустель і напівпустель, надморених і міжморених водолідникових відкладень.

Оцінюючи можливості використання підземних вод проводиться підрахунок експлуатаційних запасів підземних вод. Ці дані використовуються при розробці схем розвитку народного господарства, складанні річних, п'ятирічних та довгострокових державних планів економічного та соціального розвитку, планування геологорозвідувальних робіт, а за родовищами - для проектування водозабірних споруд та підприємств, що видобувають та використовують підземні води. Розрізняють також прогнозні ресурси підземних вод, наявність яких передбачається на основі загальних гідрогеологічних уявлень, теоретичних передумов, результатів геологічного та гідрогеологічного картування, геофізичних, гідрохімічних, гідрологічних та воднобалансових досліджень. Вони оцінюються в межах артезіанських басейнів, гідрогеологічних масивів та районів та відображають їх потенційні експлуатаційні можливості.

Запаси підземних вод- кількість води, що міститься у водоносному горизонті в природних умовах або що надходить до нього внаслідок проведення водогосподарських заходів. Під терміном " запаси підземних вод " часто розуміють також кількість води, яка може бути використана. Існує ряд класифікацій запасів підземних вод з метою оцінки кількості підземних вод. У більшості з них розрізняють поняття "ресурси" та "запаси". Терміном "запаси" зазвичай позначають обсяг (масу) підземних вод у водоносному горизонті, терміном "ресурси" - витрата підземних вод за одиницю часу. Виділяють природні та пружні запаси. Природні (звані також статичними, геологічними, віковими або ємнісними) запаси підземних вод характеризують в об'ємних одиницях загальну кількість води у водоносному пласті, пружні запаси - кількість води, що вивільняється при розтині водоносного пласта і зниженні пластового тиску в ньому при відкачуванні розширення води та зменшення порового простору самого пласта.

У практиці гідрогеологічних досліджень зазвичай проводять оцінку природних та експлуатаційних ресурсів підземних вод. Природні ресурси (або динамічні запаси) характеризують величину живлення підземних вод за рахунок інфільтрації атмосферних опадів, поглинання річкового стокута перетікання з інших водоносних горизонтів, сумарно виражену величиною витрати потоку або товщиною шару води, що надходить у підземні води. Середньобагаторічна величина живлення підземних вод, за вирахуванням випаровування, дорівнює величині підземного стоку, тому при регіональних оцінках природні ресурси підземних вод часто виражаються середньорічними і мінімальними значеннямимодулів підземного стоку

Експлуатаційні запаси підземних вод (ресурси) - кількість води, яка може видобуватися в одиницю часу з водоносного горизонту раціональним у техніко-економічному відношенні водозабором при заданому режимі експлуатації та за якістю води, що відповідає вимогам протягом усього розрахункового періоду експлуатації. Експлуатаційні запаси (ресурси) є одним із основних критеріїв можливості та доцільності використання підземних вод для різних цілей. При цьому, за традицією, що склалася, при регіональних оцінках зазвичай користуються терміном "експлуатаційні ресурси", а при оцінках для водопостачання конкретних об'єктів - "експлуатаційні запаси". При оцінці експлуатаційних запасів (ресурсів) враховується можливість використання природних (у тому числі пружних) запасів, природних ресурсів, а також залучених (додаткових) ресурсів, що утворюються безпосередньо внаслідок експлуатації водозаборів (залучення поверхневих вод, підземних вод "непродуктивних" горизонтів тощо) .).

Важливим джерелом формування експлуатаційних запасів можуть бути штучні запаси і ресурси, створювані рахунок закачування поверхневих вод у природні підземні ємності з допомогою спеціальних споруд, фільтраційних втрат з водоймищ і каналів, інфільтрації поливних вод зрошуваних масивах тощо. Ресурси (запаси) прісних підземних вод визначають на локальних ділянках з метою водопостачання конкретних об'єктів (міст, підприємств) та великих територій, для яких дається регіональна оцінка природних та експлуатаційних ресурсів з метою перспективного плануванняможливостей використання підземних вод Оцінка експлуатаційних запасів підземних вод на локальних ділянках проводиться на підставі спеціальних розвідувальних гідрогеологічних робіт або даних експлуатації діючих водозаборів стосовно виділених родовищ підземних вод або їх окремих ділянок.

Експлуатаційні запаси підземних вод залежно від ступеня розвіданості родовищ, вивченості якості вод та умов експлуатації поділяються на 4 категорії – А, В, С1 та С2. До категорії А належать запаси, розвідані та вивчені з детальністю, що забезпечує повне з'ясування умов залягання, будови, величин напору та фільтраційних властивостей водоносних горизонтів, умов їх харчування, можливостей поповнення експлуатаційних запасів, встановлення зв'язку водоносних горизонтів між собою та з поверхневими водами, вивчення якості підземних вод із достовірністю, що підтверджує можливість їх використання за заданим призначенням на розрахунковий термін водоспоживання. Експлуатаційні запаси підземних вод категорії А визначаються за даними експлуатації, дослідно-експлуатаційних або дослідних відкачування стосовно наміченої схеми розташування каптажних споруд. У практиці щодо запасів категорії А допускається розрахункова екстраполяція результатів експлуатації та досвідчених даних.

До категорії В належать запаси, розвідані та вивчені з детальністю, що забезпечує з'ясування основних особливостей умов залягання, будови та живлення водоносних горизонтів, встановлення зв'язку підземних вод (запаси яких оцінюються) з іншими водоносними горизонтами та з поверхневими водами, визначення приблизної кількості природних водних ресурсівяк можливі джерела поповнення експлуатаційних запасів підземних вод. Якість підземних вод має бути вивчена з такою ж детальністю, як і для запасів категорії А. Експлуатаційні запаси категорії В визначають у межах детально вивченої ділянки за даними дослідних відкачування або розрахункової екстраполяції стосовно наміченої схеми водозабору.

Запаси категорії С1 вивчаються з детальністю, що забезпечує з'ясування загальних рисахбудови, умов залягання та поширення водоносних горизонтів. Якість підземних вод вивчається тією мірою, щоб можна було заздалегідь вирішити питання можливості їх використання за заданим призначенням. Запаси оцінюються за даними пробних відкачування з одиничних свердловин, а також за аналогією зі схожими районами.

До категорії С2 відносяться запаси, встановлені на підставі загальних геолого-гідрогеологічних даних, підтверджених випробуванням водоносного горизонту в окремих точках або за аналогією. Якість підземних вод також визначається за пробами, взятими в окремих точках водоносного горизонту, або за аналогією. Експлуатаційні запаси категорії С2 оцінюються в межах водоносних комплексів та виявлених сприятливих структур

У гідрогеологічній практиці оціночних робіт кількості підземних вод виділяють природні запаси підземних вод, природні ресурси підземних вод та експлуатаційні запаси родовищ підземних вод.
Існують родовища підземних вод, що містять велика кількістьводи, але харчування мізерне. При відборі води таке родовище швидко виснажиться. З іншого боку існують родовища підземних вод, що містять невелику кількість води, але мають рясне харчування. Відбір води з такого родовища буде значно більшим, ніж з родовища першого типу. Тож обліку таких особливостей родовищ підземних вод вводять поняття – природні ресурси родовищ підземних вод, природні запаси родовищ підземних вод.
Природними ресурсами родовища підземних вод є обсяг води, що фільтрується у водоносний пласт за рахунок різних джерел: інфільтрації, перетікання вод із суміжних водоносних горизонтів (що залягають вище та нижче експлуатованого), надходження води з річок та озер. Природні ресурси родовищ підземних вод вимірюються у величині обсяг поділений тимчасово надходження у водоносний горизонт. Найчастіше використовується величина м3/сут. Природні ресурси родовищ підземних вод розраховуються витрати води на річки та озера, перетіканню у суміжні водоносні горизонти, випаровуванню. Розмір природних ресурсів змінюється протягом року. Зазвичай навесні та восени величина вище, ніж влітку та взимку. Помічено, що при експлуатації підземних вод часто відбувається поліпшення їх живлення.
Природні запаси родовищ та горизонтів підземних вод – це обсяг підземних вод, який знаходиться в даному родовищі ПВ або водоносному горизонті, що заповнює пори та тріщини, залежить не від балансу та надходження води, а від ємнісних властивостей цього водоносного горизонту чи родовища. Одиниці виміру природних запасів – об'ємні. Зазвичай використовуються м3 чи тис. м3, залежно від розмірів родовища та водоносних горизонтів. При напірному режимі фільтрації необхідно враховувати пружні природні запаси родовищ підземних вод, додаткову кількість води, що з'являється при розтині водоносного горизонту, за рахунок зменшення внутрішньопластового тиску внаслідок розширення об'єму води та зниження порового простору водоносного горизонту.
Природні запаси під час відбору підземних вод із родовищ ПВ зменшуються. У безнапірних водоносних горизонтах на водозаборах завжди відбувається зниження рівня води і, як наслідок, зменшення ємності водоносного горизонту. У напірних умовах відбувається зниження рівня напірних вод, як наслідок цього, втрата пружних запасів підземних вод внаслідок зниження тиску всередині пласта.

Експлуатаційні запаси підземних вод

Основним критерієм максимально можливого видобутку підземних вод є експлуатаційні запаси. Сутністю експлуатаційних запасів родовищ підземних вод є обсяг води в одиницю часу, який може бути видобуто з водоносного горизонту водозабірними спорудами (свердловинами, каптажами, колодязями) за певного режиму експлуатації водоносного горизонту та якості води відповідно до проектних вимог. Експлуатаційні запаси прісних водоцінюються лише ділянки водозаборов. Одиницею виміру експлуатаційних запасів підземних вод є об'ємні величини. Зазвичай використовуються м3.
Існують аналітичні методи підрахунку експлуатаційних запасів родовищ підземних вод та чисельне моделювання умов та визначення запасів підземних вод. Основним аналітичним методомОцінка експлуатаційних ресурсів є гідродинамічний метод. Метод заснований на аналітичних залежностях та схематизації гідрогеологічних умов. Декілька водозабірних споруд – каптажів, свердловин, апроксимуються, як одне джерело водозниження – «великий колодязь». Максимально допустиме зниження рівнів підземних вод розраховується для центру великого колодязя. Гідрогеологічні умови схематизуються, виділяються граничні умови, складається попередній проект розташування водозабірних свердловин. Цей метод переважно використовується для простих гідрогеологічних умов та використовується спільно з іншими методами оцінки.
Гідравлічний метод оцінки ґрунтується на дослідно-фільтраційних дослідженнях водоносного горизонту. Цей метод зазвичай застосовують для родовищ зі складними умовами. Визначення показників з допомогою цього методу потребує значних фінансових вливань.
Суть балансового методу полягає у визначенні витрати підземних вод на проектованому водозаборі. Баланс враховує статті припливу води та витрати. Балансовим способом зручно оцінювати роль кожного окремого елемента загального балансу. Мінусом методу є неможливість визначення продуктивності свердловини. Балансовий метод дає середньопрогнозну величину зниження рівнів підземних вод.
Численні методи моделювання використовуються нині як основний інструмент визначення експлуатаційних запасів родовища ПВ. За допомогою чисельних програмних комплексів, що базуються на рівнянні нерозривності потоку, будується схематична модель родовища з урахуванням геологічних та гідрогеологічних умов на підставі раніше проведених та досвідчених випробувань. Численні комплекси вважають перетікання води між елементарними осередками і схематичними шарами, якими розбитий весь масив, що вивчається. У модель вводяться дані, що характеризують фільтраційні характеристики, вказуються граничні умови. Будується модель стаціонарного жорсткого режиму фільтрації, у моделі відображаються існуючі природні умови. Після цього в модель вводяться дані, що характеризують ємнісні властивості водоносного горизонту. Модель стає стаціонарною пружного режиму фільтрації. Після цього моделі фільтрації вказують свердловину або передбачуваний водовідбір із заданого водоносного горизонту. Модель розраховує положення рівнів та структуру потоку при порушеній, нестаціонарній фільтрації з урахуванням ємності водоносного горизонту. При варіюванні дебіту свердловини можна підібрати оптимальне поєднання витрат свердловини та зниження рівня підземних вод.

Різні методи оцінки найкраще застосовувати комбіновано. Оцінювати чисельними методами, робити перевірку або калібрування моделі, аналітичні.
На основі розрахунків проектуються водозабірні споруди, які забезпечуватимуть водою селища, міста, підприємства. Тому завдання оцінки та визначення ресурсів та запасів родовищ підземних вод є дуже відповідальним.

КЛАСИФІКАЦІЯ РЕСУРСІВ І ЗАПАСІВ ПІДЗЕМНИХ ВОД І ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ МЕТОДИКИ ЇХ ОЦІНКИ ПОНЯТТЯ ПРО ВИДИ ЗАПАСІВ І РЕСУРСІВ ПІДЗЕМНИХ ВОД І ЇХ КЛАСИФІКАЦІЯ

Підземні води, придатні для використання в народному господарствіслід розглядати як корисну копалину. Однак на відміну від інших корисних копалин (твердих, нафти і газу) підземні води мають ряд специфічних особливостей, які необхідно враховувати в оцінці перспектив їх використання народному господарстві.

Відмінною та головною особливістюзапасів підземних вод проти запасами інших з корисними копалинами є їх поновлюваність. Підземні води - єдина корисна копалина, в процесі експлуатації якої в багатьох випадках відбувається не тільки її витрачання, а й додаткове формування, Викликане посиленням харчування підземних вод. Джерелами такого додаткового живлення можуть бути і поверхневі води, і підземні води суміжних з водоносних горизонтів, що експлуатуються, і зменшення випаровування підземних вод при зниженні їх рівня. p align="justify"> Формування запасів підземних вод може відбуватися також в результаті проведення різних водогосподарських заходів (гідротехнічного будівництва, зрошення), при створенні спеціальних "фабрик" підземних вод *.

Інша суттєва особливістьпідземних вод пов'язана з їх рухливістю та тісним взаємозв'язкомз довкіллям. Цей взаємозв'язок знаходить відображення в граничних умовах (взаємозв'язок підземних та поверхневих вод, умови живлення та розвантаження підземних вод). Граничні умови виявляються в процесі експлуатації водозаборів і багато в чому визначають можливість використання підземних вод, тоді як вплив зовнішнього середовищана родовища твердих з корисними копалинами проявляється протягом геологічного часу.

Слід зазначити ще одну важливу особливістьпідземних вод, пов'язану з оцінкою перспектив їхнього використання. Вона полягає в тому, що раціональний відбір підземних вод у певних умовах залежить не стільки від кількості води, що знаходиться в пласті, та від кількості води, що надходить у пласт у природних умовах, скільки від фільтраційних властивостей водовміщуючих порід, що визначають опір руху підземних вод до водозабірних споруд.

Перелічені основні особливості підземних вод, що відрізняють їх від інших корисних копалин, визначили необхідність виділення кількох понять, що характеризують: а) кількість води, що у водоносному горизонті; б) кількість води, що надходить у водоносний горизонт у природних умовах під час проведення водогосподарських заходів, а також у зв'язку з експлуатацією; в) кількість води, яку можна відібрати раціональними водозаборами для народного господарства.

Іншими словами, якщо при оцінці перспектив використання твердих корисних копалин, нафти та газу достатньо одного поняття - «запаси корисних копалин», то для підземних вод одне це поняття не може повністю охарактеризувати можливість їхньої раціональної експлуатації.

Нагадаємо, що під запасами корисної копалини розуміється вагове його, кількість, укладене в земних надрах.

Для підземних вод крім запасів, як зазначено вище, слід враховувати їхнє харчування. На це ще на початку 30-х років вказував один із основоположників вітчизняної гідрогеології Ф. П. Саваренський, який запропонував розрізняти «запаси» підземних вод та їх «ресурси», розуміючи під останніми «забезпечення у водному» балансі даного району надходження підземних вод» p align="justify"> Питанням класифікації запасів і ресурсів підземних вод присвячена широка гідрогеологічна література.Найповніші відомості з цих питань містяться в роботах Ф. М. Бочевера (1957, 1961), Б. І. Куделіна (1960).

У цьому роботі ми обговорюватимемо класифікації, запропоновані різними авторами, тим паче, що різницю між багатьма їх носить переважно термінологічний характер. Зупинимося лише з характеристиці найважливіших понять, прийнявши за основу термінологію, запропоновану М. М. Биндеманом (1963) і використану під час складання окремих томів монографії «Гідрогеологія СРСР».

Запаси та ресурси підземних вод можуть бути поділені на: 1) природні запаси та ресурси;

2) штучні запаси та ресурси;

3) ресурси, що залучаються;

4) експлуатаційні запаси та ресурси*.

Є с е н н е н е з а п а си -. м асса rpавітаційної води в пласті в природних умовах. Ту частину цієї маси, яку можна витягти з пласта при зниженні тиску за рахунок пружного розширення води та стиснення породи (зменшення пористості), прийнято називати пружними запасами.

Оцінюючи запасів підземних вод для водопостачання природні запаси доцільно висловлювати одиницях обсягу.

Є природні ресурси - кількість води, що надходить у водоносний горизонт в природних умовах в результаті інфільтрації атмосферних опадів, фільтрації з річок і озер, перетікання з вище-і нижчележачих горизонтів, припливу з суміжних територій. Природні ресурси водоносного горизонту дорівнюють сумі всіх прибуткових елементів балансу цього горизонту. Вони виражаються в одиницях витрати і можуть бути визначені за сумою всіх витратних елементів балансу (випаровування, транспірація рослинністю, джерельний стік, фільтрація в річки, озера і перетікання в суміжні горизонти).

* Використовувані в цій роботі терміни не приймаються всіма гідрогеологами. Часто терміну "природні запаси" відповідають у літературі терміни "статичні", "вікові", "геологічні", "запаси", а " природним ресурсам»-«динамічні запаси», «витрата підземного потоку».

Штучні запаси - це обсяг підземних вод у пласті, що накопичилися внаслідок зрошення, підпору водосховищами або фільтрації з них, штучного заповнення підземних вод (магазинування).

І з дов у с т в е н н і е р е с у р с і - кількість води, що надходить у водоносний горизонт в результаті фільтрації з каналів і водосховищ, зрошення, а також проведення заходів із штучного живлення підземних вод.

П р і в л е доа е м е е р е с у р си - збільшення живлення підземних вод при експлуатації водозаборів у зв'язку з виникненням або посиленням фільтрації з річок, озер, перетіканням із суміжних„зазвичай вищер розташованих водоносних горизонтів.

Поняття «експлуатаційні запаси» і «експлуатації і о н н і е р е с у р си »підземних вод є по суті синонімами. Під ними розуміється та «кількість підземних вод, яка може бути отримана раціональними в техніко-економічному відношенні водозабірними спорудами при заданому режимі експлуатації та якості води, що задовольняє вимогам протягом усього розрахункового терміну споживання» («Інструкція...», 1962). Ця величина, таким чином, є продуктивністю водозабору і виражається в одиницях витрати (зазвичай в м/добу). Тому більш логічним було б використання тільки терміну «експлуатаційні ресурси». Але для всіх інших корисних копалин прийнятий термін «запаси» , і вони затверджуються Державною комісієюза запасами з корисними копалинами (ДКЗ), під час розгляду можливостей використання підземних вод у народному господарстві зазвичай застосовується термін «експлуатаційні запаси». Він прийнятий у офіційних документів(Класифікація експлуатаційних запасів та інструкція ДКЗ щодо її застосування). У той же час при регіональної оцінкизапасів і ресурсів підземних вод точніший термін «експлуатаційні ресурси», оскільки у разі ресурси підземних вод розглядаються як частина загальних водних ресурсів.

Експлуатаційні ресурси підземних вод того чи іншого регіону визначаються не лише гідрогеологічними умовами, а й схемою експлуатації (розміщенням водозаборів, відстанями між ними, витратами окремих водозаборів). У зв'язку з цим М. М. Біндеман (1972) запропонував виділити два поняття: «потенційні експлуатаційні ресурси» та «прогнозні експлуатаційні ресурси». Під потенційними експлуатаційними ресурсами слід розуміти ресурси підземних вод, які можуть бути отримані при розміщенні водозаборів по всій площі розповсюдження водоносного горизонту та при відстанях між водозаборами, що забезпечують повне використання природних, залучених та штучних запасів та ресурсів підземних вод з урахуванням заданого зниження рівня та прийнятої тривалості експлуатації. На відміну від потенційних прогнозних експлуатаційних ресурсів відповідають певній схемі розміщення водозабірних споруд. Потенційні ресурси характеризують максимальна кількістьводи, яке може бути відібрано з водоносного горизонту. Так як водовмісні породи мають фільтраційні опори, прогнозні ресурси, відповідні певної схеми розташування водозаборів, зазвичай менше потенційних, і тільки в окремих випадках прогнозні ресурси можуть досягати величини потенційних. Частку можливого використання потенційних ресурсів за тієї чи іншої схеми розташування водозаборів Н. Н. Біндеман (1973) запропонував називати прогнозним коефіцієнтом використання підземних вод.

Безумовно, що за різних гідрогеологічних умов у формуванні експлуатаційних ресурсів (запасів) підземних вод превалюватимуть ті чи інші види запасів чи ресурсів, що докладно буде розглянуто у наступному розділі,

p align="justify"> Експлуатаційні ресурси (запаси) підземних вод можуть бути забезпечені джерелами формування або на певний обмежений термін експлуатації, або на необмежений час. У останньому випадкуджерелом формування експлуатаційних ресурсів є природні та штучні ресурси, а також ресурси, що залучаються (якщо вони у свою чергу забезпечені на необмежений термін експлуатації), так як при t~ooдругий і четвертий члени правої частини рівняння " прагнуть нулю.

Безперечно, що при вирішенні різних народногосподарських проблем, пов'язаних із використанням підземних вод, першорядне значення має оцінка експлуатаційних ресурсів (запасів) підземних вод. Тільки величина експлуатаційних ресурсів (запасів) дозволяє судити про можливість та доцільність використання підземних вод. Однак певний інтерес представляє підрахунок та інших видів запасів та ресурсів підземних вод. Це необхідно і для оцінки окремих джерел формування експлуатаційних ресурсів підземних вод і для кількісної характеристики водоносних горизонтів та структур у природних умовах.