|
БАЛАНСОВАЯ СТРУКТУРА ( ИСТОЧНИКИ ФОРМИРОВАНИЯ ) ЭЗ ПОДЗЕМНЫХ ВОДЭто - один из важнейших смысловых вопросов при оценке ЭЗ; необходимость его изучения специально оговаривается в нормативно-методических документах. Для чего? - Правильное балансовое понимание гидрогеологических условий позволяет избежать логических, формальных ошибок при выборе расчетных формул, схем, при построении расчетных моделей... Проблема очень непростая, так как чаще всего невозможны прямые полевые измерения; необходимо очень ясное понимание общей гидрогеологической ситуации и балансово-гидродинамических механизмов при естественном и нарушенном режиме фильтрации. Основные теоретические представления ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ: водоотбор- новая расходная статья баланса (искусственная разгрузка). Поэтому после включения водозабора начинает формироваться (в полном соответствии с законами систем материального мира) новое равновесное балансовое состояние, т.е. происходят количественные изменения естественных балансовых процессов, стремящиеся компенсировать возникший за счет водоотбора дисбаланс. В совокупности эти изменения таковы: - всегда уменьшается объем воды в пласте на величину , так как обязательно (по законам гидрогеодинамики) должна образоваться депрессионная воронка; Почему питание увеличивается, а разгрузка уменьшается? - Если питание имеет "потенциальный" характер, т.е. происходит под действием разности напоров (перетекание из смежного горизонта, приток из рек), то при эксплуатационном понижении уровней разность напоров может только увеличиваться. Терминологическое замечание: процесс уменьшения естественной разгрузки при эксплуатации будем называть инверсией; она может быть частичной или полной. Итак, уравнение баланса водоносного горизонта при работе водозабора приобретает такой принципиальный вид: или, учитывая, что : Это основное уравнение баланса эксплуатационного водоотбора. Простые балансовые упражнения: водоносный горизонт в виде сосуда
Хотелось бы надеяться, что у внимательного читателя уже возник принципиальнейший балансовый вопрос: а почему же уровень в смежном сосуде -"горизонте" остается постоянным? Действительно, картинка на рис. 1.7 не содержит информации о механизме собственного питания второй емкости. Какие варианты здесь возможны? - Если питания нет, то даже в естественных условиях не могла бы существовать разность уровней , а при водоотборе уровни в обоих сосудах вели бы себя одинаково. Таким образом, возникает теоретически бесконечная цепочка балансовой реакции на эксплуатационный водоотбор. Практически же где-то может найтись такая питающая граница, которая выдаст необходимое приращение питания без изменения собственного уровня (точнее, при пренебрежимо малом изменении уровня) - обычно это большие реки, крупные водоемы и т.п. Итак: стационарный режим фильтрации при работе водозабора может установиться только в том случае, если в области влияния водозабора есть питающие и/или дренирующие границы, на которых в связи с понижением уровней произойдет суммарное изменение естественных величин питания и/или разгрузки, равное величине водоотбора: где - суммарное изменение расходов через все границы. Практическое правило: при работе с балансовыми зависимостями надо договориться о знакерасхода: (всегда больше нуля!) В этих формулах - это уровни в приграничной области пласта, - некоторое фильтрационное сопротивление границы, через которую происходит водообмен пласта со смежными элементами гидросферы. Вернемся к общему балансовому уравнению водоотбора и введем генетические названия:
ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЗАПАСЫ - количество воды в пласте (в принципе масса, но для пресных вод можно пользоваться объемом). Независимо от движения! Величина ЕЗ зависит от размеров водовмещающей толщи (площадь оцениваемой области, мощность пласта) и ее емкостных параметров (водоотдача). В зависимости от природы водоотдачи различают емкостные и упругие естественные запасы. Размерность объема (L 3), но в уравнении баланса представляем их расходом, "размазывая" объем запасов на время водоотбора. ЕСТЕСТВЕННЫЕ РЕСУРСЫ (термин и смысл должны быть известны из многих предшествующих учебных курсов) - суммарная величина питания водоносного горизонта в естественных условиях (следовательно, и величина естественной разгрузки). Обратить внимание: в уравнение баланса водоотбора входит не общая величина естественных ресурсов, формирующаяся в пределах некоей водосборной площади, а только изменение расхода разгрузки, т.е. та часть общей величины естественных ресурсов, которая "схвачена" водозабором за счет депрессии напоров в областях разгрузки естественного потока (замена естественной разгрузки на искусственную, техногенную). ПРИВЛЕКАЕМЫЕ РЕСУРСЫ - специфическая балансовая категория, возникающая только при работе водозабора. Это - суммарный расход дополнительного питания эксплуатируемого горизонта (дополнительного к чему? к естественной интенсивности питания). Две возможности возникновения ПР: - в областях естественного питания - оно может усилиться при эксплуатационном понижении уровней (раньше уже говорили об этом явлении - например, усиление перетекания из смежного горизонта; увеличение интенсивности инфильтрации при возрастании глубины залегания свободной поверхности...); разность между эксплуатационной и естественной величиной и есть привлекаемые ресурсы; Важнейшее положение: СТРУКТУРА БАЛАНСА ВОДООТБОРА СПОСОБНА К СУЩЕСТВЕННОМУ ПРЕОБРАЗОВАНИЮ ВО ВРЕМЕНИ,
В этой связи вспомним о гидрогеологической/гидродинамической рациональности водозабора. Выходит, что существуют такие места, где водозабор располагать выгоднее, чем где-то рядом: лучше параметры, легче проявляется благоприятное балансовое действие граничных условий. Такие участки прежде всего можно рассматривать как " МЕСТОРОЖДЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ". Теперь познакомимся с МЕТОДАМИ ОЦЕНКИ ЭЗ ПОДЗЕМНЫХ ВОД, используемыми в современной разведочной гидрогеологии. При этом важно понимать, что применение того или иного метода, во-первых, диктуется степенью сложности гидрогеологических условий месторождения, а также стадией работ (т.е. достигнутой степенью изученности), и, во-вторых, определяет "свой", особый набор необходимых гидрогеодинамических параметров, чтопредопределяет и направленность поисково-разведочных работ. БАЛАНСОВЫЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ЭЗ Принципиальный смысл и формальный механизм его применения - раздельная оценка всех потенциальных составляющих баланса водоотбора: в первую очередь, естественных запасов и естественных ресурсов, а при наличии общих гидрогеологических предпосылок - и привлекаемых ресурсов. Они оцениваются в целом для месторождения (или другой расчетной площади), без определения той водозаборной системы, с помощью которой они могут быть извлечены. Таким образом, по сути это - "потенциальные" ЭЗ; система их отбора должна рассчитываться особо, какими-либо другими способами, которые мы рассмотрим позже. - Во-первых, он вполне успешно может быть применен для региональных оценок ЭЗ, ОЦЕНКА ЕСТЕСТВЕННЫХ ЗАПАСОВ Вспомним, что это объем воды, содержащейся в эксплуатируемом пласте в некоторой расчетной области (площадью ). Рассмотрим в общем случае межпластовый водоносный горизонт, обладающий избыточным напором над кровлей (рис. 2.1).
Очевидно, что полное количество УПРУГИХ запасов можно получить при полной сработке избыточного напора до кровли пласта по всей расчетной площади: При дальнейшем полном осушении пласта можно дополнительно получить ЕМКОСТНЫЕ запасы в количестве: Следовательно, в целом полные естественные запасы составляют: Если пласт ненапорный, то упругого слагаемого в этой формуле нет, только емкостная (гравитационная) составляющая - понижение уровня всегда ограничивается тем или иным допустимым значением, т.е. вместо надо использовать ; На практике для балансовых оценок применяют коэффициент использования (извлечения): , при этом обычно считают ≈ 0.3 ÷ 0.5. Более точно: принять какое-то среднее понижение уровня в пределах воронки; тогда где - радиус воронки. Приближенно можно доказать, что при понижении в скважине и ее радиусе среднее понижение на площади депрессионной воронки составляет: Поскольку обычно ×102-3 м, ×10-1 м, то ≈ 3 - 4, откуда . Таким образом, при сосредоточенном водоотборе реальная величина коэффициента использования естественных запасов составляет от 0.1 - 0.15 (для напорных условий, где ) до 0.05 - 0.1 (для грунтовых горизонтов, = (0.5 ÷ 0.7) ). Итак, для балансовой оценки потенциальных естественных запасов месторождения нужно: - оценить характер водоотдачи в пределах ожидаемой величины понижений, исходя из условий залегания водоносного горизонта и возможной глубины депрессионной воронки; Из этих величин параметром является водоотдача; оценивается обычно трудно и ненадежно: - лабораторные методы: точечные определения, невысокая достоверность экстраполяции и интерполяции на больших площадях месторождений; Напомнить: в курсе "Гидрогеодинамика" рассматривались вопросы оценки гидрогеодинамических параметров (включая водоотдачу) по данным опытно-фильтрационных (режимных) наблюдений с использованием классической методики Г.Н.Каменского - решение конечно-разностного уравнения фильтрации.
ПЕРИОД для расчета - "независимый спад", т.е. пoлное отсутствие питания (истощение горизонта) - расход из блока 1 () Отток: - расход в блок 3 () Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|