Стадия «Эксплуатационная разведка».

проводится в период строительства и эксплуатации водозабора на месторождениях с утвержденными запасами

Цель -

· оценка состояния подземных вод и выяснения соответствия режима эксплуатации прогнозным расчетам;

· оценка влияния водоотбора на окружающую среду;

· получение исходных материалов для переоценки запасов подземных вод (в связи: - с истечением срока, на который были утверждены запасы; или с существенным превышением отбора воды над утвержденными запасами; - с изменением кондиционных (технических) показателей, принятых при подсчете запасов; - с изменением природной или водохозяйственной обстановки и природоохранных ограничений, а также условий загрязнения и формирования качества воды;

Эксплуатационная разведкапроводится в течение всего периода эксплуатации, а все остальные стадии поисково-разведочных работ - как определенный фиксированный этап геологоразведочного процесса, завершением которого является переоценка и переутверждение (в необходимых случаях) эксплуатационных запасов.

Эксплуатационная разведка базируется, на мониторинге МПВ:

· наблюдения за дебитом эксплуатационных скважин,

· уровнями подземных вод в эксплуатационных и наблюдательных скважинах,

· изменением качества и температуры воды,

· за техническим состоянием водозаборных и наблюдательных скважин,

· за изменением поверхностного стока, ландшафтных условий, оседанием поверхности,

· экзогенными геологическими процессами.

Дополнительно в состав работ, могут входить:

бурение дополнительных разведочных и наблюдательных скважин и их опробование, отбор проб воды и грунтов, лабораторные работы, опробование эксплуатационных скважин (при их остановках и пуске), опытно-миграционные работы, другие специальные работы по изучению условий формирования подземных вод, моделирование режима эксплуатации для оценки его соответствия ранее выполненным прогнозам с учётом реального водоотбора/

В состав работ е могут быть включены специальные экспериментальные и научно-исследовательские работы

В процессе эксплуатационной разведки проводятся: текущая оценка состояния подземных вод и взаимосвязанных с ними других компонентов природной, в том числе геологической, среды.

Для хранения и обработки материалов эксплуатационной разведки целесообразно создавать компьютерные базы данных.

6. Задачи и методы изучения и оценки взаимодействия подземных и поверхностных вод при оценке эксплуатационных запасов (месторождения подземных вод в речных долинах).

· Равнинные – Горные (мощность 20-40 м – 400-700 м и более; песчано-глинистый – валунно-галечный; основной горизонт: часто в коренных (не в аллювии) – в самом аллюво-пролювии.

· Основная «типизационная» черта – активное проявление взаимосвязи ПВ с поверхностными и отсюда – высокая доля естественных и привлекаемых ресурсов в балансе ЭЗ.

· Формирование баланса Эксплуатационного водоотбора – реки чаще всего несовершенны, т.е. имеют затруднённую связь с подземными водами ( )

Как в процессе эксплуатации складывается балансовое уравнение ?

Рис. 7.3. Балансово-гидродинамическая схема работы водозабора у несовершенной реки

Инверсированный естественный расход + расход привлекаемого потока :

Условие 3 рода: Чем больше S, тем больше q_пр ! Практически это значит, что Естественых и Привлекаемых Ресурсов хватает для обеспечения водоотбора и, след., не нужно расходовать ЕЗ, т.е. воронка перестаёт расширяться и углубляться – СТАЦИОНАР. Обычное свойство «приречных» МПВ. Довольно БЫСТРО.

Итак, видно, что при работе водозабора у реки важнейшим параметром является коэффициент перетока для экрана ; или эквивалентная длина . Для широких рек, в частности - не зависит от G.

Это основная забота при разведке этого типа месторождений.

Простейший аналитический расчёт водозаборной скважины у несовершенной реки

· Видно, что, кроме проводимости (этот параметр ВСЕГДА оценивается с максимальной точностью!), для этого типа МПВ нужно НАДЁЖНО оценить параметры взаимодействия подземных и поверхностных вод или DL – потому, что они входит в расчётные формулы, а при использовании моделирования – служит для расчёта специальных дополнительных сопротивлений в “речных” узлах модельной сетки.

· НО поэтому на поисковой и оценочной стадиях нужно НАЙТИ УЧАСТКИ РЕК, где DL ® min – почему ? чем меньше DL, тем больше потенциальные дебиты скважин. Идеально - DL = 0 – условие 1-го рода: напор в пласте равен напору на границе, т.е. воронка останавливается на этом контуре и не переходит на другой берег. Бывает, но относительно нечасто.

= Как решаются при разведке эти две серьёзнейшие задачи ?

· Поиск «малых» DL : очень часто хорошим поисковым признаком служит АНОМАЛЬНО ВЫСОКАЯ РАЗГРУЗКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД на локальных участках реки (но именно РУСЛОВАЯ, а не родники).

= маршрутные наблюдения

– характер водной растительности;

- характер донных отложений в русле;

- при зимних съемках – полыньи

= подробная гидрометрическая съёмка (в пределах точности гидрометрических работ!)

= русловая геофизика (была в Звенигороде – у гидрогеологов):

- изменение знака и величины собственного эл-потенциала донных отложений;

- резистивиметрия речной воды в сочетании с тщательным гидрохимическим опробованием;

- термометрия речной воды и – особенно – донных отложений.

· Оценка параметров подрусловых экранов :очень трудная методически задача, поэтому всегда макс комплекс методов!

= ОФО: специально поставленные кустовые опытные откачки на небольшом расстоянии от реки (обычно не далее 100-200 м). Их особенности:

# до устойчивого стационара (несколько суток)

# лучи вдоль и поперек уреза реки; желательно иметь 2-3 набл.скважины на небольших расстояниях – 0.2 L₀ поперёк и 0.7 L₀ вдоль

# нужна “заречная” скважина (в створе ЦС на другом урезе)

# обязательно наблюдается и река, т.к. вполне возможны заметные изменения её уровня (паводки, регулирование стока), которые сопоставимы с величинами понижений от откачки.

# специальные методики обработки !

= ОФН (режимные наблюдения), т.е. естественное состояние потока, без опытного возмущения

- по периодам устойчивой межени (зимней, летне-осенней)

# линейный створ скважин (не менее 2-х) поперек долины + свайный пост на реке

# по соотношению уровней между скважинами и рекой вычисляется DL

(необходимые условия для выбора периода, расстановки скважин - знают из Гидрогеодинамики)

- или совсем наоборот : по периодам самого активного режима уровней реки (половодье)

# такой же створ скважин и свайный пост

# для оценки DL и уровнепроводности пласта используются участки активного, но монотонного изменения уровней во всей системе

= менее точные, обобщённые оценки, обычно используемые на поисково-оценочных стадиях

# для малых рек !

# по данным приращения расхода реки в межень, т.е.за счёт русловой разгрузки ПВ

# для участка реки между двумя створами рассчитывается линейный модуль двусторонней разгрузки ПВ (т.е. расход разгрузки с обоих берегов по ленте тока шириной 1 м) .

# с другой стороны, это есть расход разгрузки через подрусловой экран , откуда находим коэффициент перетекания , если известна .

# Для оценки надо бурить прирусловые (или русловые) скважины – мелкие, до подошвы экрана, что не всегда ясно

Ещё один особый, но вполне понятный аспект оценки ЭЗ на приречных МПВ: - если планируемый водоотбор сопоставим с меженными расходами реки, то могут возникнуть ограничения экологического характера и водохозяйственные – Допустимое изъятие речного стока , Минимальный допустимый расход (МДР) – необходим для экосистем и водопользователей. – 25-мах50% от минимума основной межени.

Аналитический расчёт ущерба речному стоку

Приближённо! Не учитываются бессточные формы разгрузки и дополнительное питание (т.е. реально ущерб стоку реки меньше дебита водоотбора). Кроме того, для несовершенных рек ущерб меньше (при тех же временах).

7. Задачи и методы изучения и оценки взаимодействия водоносных горизонтов при оценке эксплуатационных запасов (месторождения подземных вод в артезианских бассейнах).

ХАРАКТЕРИСТИКА

· = пластовость разреза (трансгрессивно-регрессивные морские толщи)

· = региональное распространение пластов

· = межпластовые водоносные горизонты

· = неглубокого залегания (1-й, 2-й от поверхности) – Зона Пресных Вод 50-200 м, редко более

· = относительная однородность по параметрам и мощности

· = основной балансовый процесс – перетекание: как в естественных условиях (Мятиев-Гиринский), так и тем более при эксплуатации

· = наиболее активное перетекание - во внешней зоне АБ; к центральным частям возрастает мощность и уплотнение глинистых разделяющих толщ (изолированные пласты).

= Баланс ЭЗ складывается из ЕЗ самого пласта (упругая водоотдача!) и расходов перетекания. При этом надо учитывать только ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ перетекание, вызванное изменением соотношения напоров в пластовой системе

_· на рисунке обозначен Н₁ – эксплуатационный горизонт: Н_2- смежный

Взаимодействие водоносных горизонтов в ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ (синий цвет) и при ЭКСПЛУАТАЦИИ(красный цвет) водозабора (в области первоначального питания) при снижающемся уровне в смежном горизонте

Понижения во взаимодействующих водоносных горизонтах

= Это условие 3 рода!

= Важно, как поведёт себя смежный горизонт-2.

Возможны варианты – либо понижение-2 отсутствует или мало – это ХОРОШО для баланса и гидродинамики.

Но может быть и вполне заметная реакция смежного. Тогда расход перетекания меньше.

От чего зависит наличие и абсолютная величина понижения-2

1) От соотношения водоотдач основного и смежного

Если водоотдача смежного много больше основного (грунтовый смежный, межпластовый основной), то возникает ложный стационар, пока происходит полное подключение смежника. Длительность ЛС может быть от очень короткой (часы, сутки) до многих сотен и даже тысяч суток (т.е. годами)

2) Если смежник имеет свои собственные ГУ, то уровень в нём будет удерживаться. Если S₂ ~ 0, то стабилизация.

Подмосковье – эксплуатация МПВ карбона более 100 лет – но практически не фиксируется понижения в надъюрских горизонтах. Какой баланс ЭВ? Уменьшение эвапотранспирации, возрастание инфильтрации, где-то и сокращение речного стока - особенно чувствительно для малых рек.

Сложно обнаружить из-за высокой многолетней вариабельности климатических характеристик и других техногенных воздействий на подземные воды и речную сеть…