Материал: Оценка запасов подземных вод в количестве 2650 м3/сут

В целом данные качества воды соответствуют требованиям СанПин, но необходимо проведение водоподготовки для нормализации концентрации фтора и бора.

Табл.2. Сводная таблица результатов аналитических исследований воды водозабора п. Будогощь, (по результатам опробования  2011г и 2015г.)

Глава 4. Опытно-фильтрационные работы

Опытно-фильтрационные откачки проводились из скважин №№ 9 (четвертичный комплекс) 2, 6 и 7 (даугавско-памушский комплекс девонского водоносного горизонта). Откачки проводились погружными насосами, установленными в скважинах. Уровни замерялись электроуровнемерами, дебит - по стационарным водосчетчикам. Продолжительность откачек лимитировалась производственными возможностями эксплуатирующей организации.

Скважина №2

Откачка продолжительностью 7 час. 40мин. проведена 23.09.2015 г. с дебитом 4.7л/с (17,1 м3/час, 410 м3/сут.). Понижение уровня на конец откачки составило 13,7м. Восстановление уровня прослежено в течение 19 часов.

Опытные точки хорошо ложатся на прямую линию, что отвечает расчетной схеме однородного изолированного водоносного горизонта. Следует отметить резкий скачок уровня на начальном этапе откачки, что свидетельствует о заметном «скин-эффекте» скважины (кольматации прискважинной зоны).

Рис.3. График временной зависимости понижения от времени при откачке из скв. 2 (угловой коэффициент прямой Ct=1,9)

Рис.4. График временной зависимости понижения от времени при восстановлении в скв. 2 (угловой коэффициент прямой Ct=2,9)

Скважина №6

Откачка продолжительностью 12 час. 15мин. проведена 13.08.2015 г. с дебитом 1,43 л/с (5,14 м³/час, 123 м³/сут.). Понижение уровня на конец откачки составило 1,79 м. Восстановление уровня прослежено в течение 12 час.

На графике понижения уровня выделяются два участка: первый участок с хорошо выраженной линейной зависимостью понижения от логарифма времени и второй участок - с выполаживанием опытных точек (линейная зависимость отсутствует). Аналогичная картина наблюдается и на этапе восстановления уровня. Первый линейный участок кривой отвечает расчетной схеме однородного изолированного напорного водоносного горизонта, второй участок характеризует появление дополнительного источника питания.

Рис.5. График временной зависимости понижения от времени при откачке из скв. 6 (угловой коэффициент прямой Ct=0,56)

Рис.6. График временной зависимости понижения от времени при восстановлении в скв. 6 (угловой коэффициент прямой Ct=0,57)

Скважина №7

Откачка продолжительностью 23 час. 30мин. проведена 11-12.08.2015 г. с дебитом 8,1-8,2 л/с (29-30 м³/час, 710 м³/сут.). Понижение уровня на конец откачки составило 9,2 м. Восстановление уровня прослежено в течение 11 часов.

Опытные точки хорошо ложатся на прямую линию, что отвечает расчетной схеме однородного изолированного водоносного горизонта.

Рис.7. График временной зависимости понижения от времени при откачке из скв. 7 (угловой коэффициент прямой Ct=2,96)

Рис.8. График временной зависимости понижения от времени при восстановлении в скв. 7 (угловой коэффициент прямой Ct=3.1)

Скважина №9

Опытная откачка продолжительностью 7 суток проведена 21-12.08.2015 г. с дебитом 5,27 л/с (19 м3/час, 456 м3/сут.) Понижение уровня составило 4,3 м. Восстановление уровня прослежено в течение 12 часов.

На графике понижения уровня выделяются два участка: первый участок с хорошо выраженной линейной зависимостью понижения от логарифма времени и второй участок - также линейный, но с меньшим углом уклона прямой. На этапе восстановления уровня наблюдается только 1-ый участок (2-ой участок ввиду короткого периода наблюдений отсутствует). Первый линейный участок кривой отвечает расчетной схеме однородного изолированного напорного водоносного горизонта, второй участок характеризует появление дополнительного источника питания. На начальном этапе откачки отмечается влияние «скин-эффекта» скважины (кольматации прискважинной зоны).

Рис.9. График временной зависимости понижения от времени при откачке из скв. 9 (угловой коэффициент 1-го участка прямой Ct=1.19, 2-го участка - Ct=0.33)

Рис.10. График временной зависимости понижения от времени при восстановлении в скв. 9 (угловой коэффициент прямой Ct=1,23)

Табл.3. Сводная таблица фильтрационных параметров по данным одиночных откачек.

Значения Т и а^* в числителе отвечают откачке, в знаменателе - восстановлению, за исключением скв.9, в которой числитель отвечает первому участку кривой, знаменатель - второму участку - все на этапе откачки.

При проведении опытно-фильтрационных работ девонского и четвертичного водоносного горизонта не было выявлено взаимосвязи с соседними водоносными горизонтами и поверхностными водотоками.

Глава 5. Оценка запасов

Запасы подземных вод, исходя из геолого-гидрогеологических условий участка работ и данных опытно-фильтрационного опробования девонских и четвертичных отложений, расчитываются по схеме где скважины на девонский горизонт рассчитываются независимо от четвертичных отложений. Для девонского водоносного горизонта принимается модель изолированного напорного неограниченного в плане, запасы которого определяются только упругой водоотдачей пород. Для водоносного горизонта четвертичных отложений - схема «пласт-полоса» с проницаемыми границами, которая реализуется в рамках численной геофильтрационной модели и является развитием аналитической модели неограниченного в плане неоднородного горизонта.

5.1 Расчет оценки запасов девонского водоносного горизонта

Девонский водоносный горизонт рассматривается как изолированный, напорный, однородный, неограниченный в плане водоносный горизонт, запасы подземных вод в котором определяются упругой водоотдачей. Рассматривать девонский горизонт как изолированный от четвертичных отложений позволяет пачка, выдержанных в плане, пестроцветных глин. Помимо этого, в процессе проведения опытно-фильтрационных работ не было выявлено взаимосвязи между четвертичным и девонским водоносными горизонтами. Данная взаимосвязь, по всей видимости, отсутствовала по причине сравнительно непродолжительных откачек.

Запасы подземных вод девонского горизонта рассчитываются независимо от запасов подземных вод в четвертичных отложений.

Представленная расчетная схема более жесткой чем реальная - в расчет запасов не берется возможное перетекание подземных вод с вышележащих горизонтов.

По данным откачек скважин (скв.2,6,7) были определены фильтрационные параметры девонского водоносного горизонта табл.4.

Табл.4. Фильтрационные параметры девонского водоносного горизонта

Расчет понижения уровней в скважинах проводится по следующей зависимости с учетом взаимодействия соседних скважин:

где: T - водопроводисомть горизонта, a* - коэффициент пьезопроводности, t - время, r_скв - радиус эксплуатационной скважины, Q_i - расход соседних эксплуатационных скважин водозаборного узла (в девонских отложениях), r_i - расстояние от эксплуатационной скважины до соседних скважин водозаборного узла.

Для определения наиболее эффективного распределения напоров между скважинами были проведены многовариантные расчеты, которые позволили получить максимальный расход при максимальных расчетных понижениях не превышающих допустимые табл.5.

Табл.5. Результаты расчетов по определению максимальных расходов скважин девонского водоносного горизонта

Суммарный максимальный расход по скважинам девонского горизонта составляет 1600 м³/сут.

При дальнейшем увеличении отбора воды в скважинах происходит превышение допустимых понижений табл.6.

Табл.6. Результаты расчетов по определению максимальных расходов скважин девонского водоносного горизонта, при превышении допустимых понижений

5.2 Расчет запасов подземных вод четвертичного водоносного горизонта

Расчет оценки запасов подземных вод четвертичного водоносного горизонта был проведен с помощью метода численного моделирования, методом конечных разностей, с использованием программного обеспечения “Processing Modflow” v.5.3.3.

Метод конечных разностей. Метод конечных разностей представляет из метод приближенного (численного) решения уравнения неразрывности фильтрационного потока в 3D постановке в условиях стационарной и нестационарной фильтрации.

Дифференциалы , ,  конечными приращениями  в уравнении фильтрации

Для получения системы уравнений

Принципиальным является замена непрерывной (в пространстве и времени) функции напора (H) на так называемую сеточную функцию, которая существует (имеет определенное значение) только в некоторых точках (узлах) пространства, расстояние между которыми равны Δx, Δy и Δz. То же справедливо и для временной координаты.

Замена в дифференциальном уравнении производных конечными разностями приводит к дискретизации пространства области на прямоугольные блоки (размером Δx, Δy Δz) и замене . Нижние индексы сеточной функции обозначают номер пространственного узла вдоль соответствующей координатной оси, верхний индекс - номер временного узла.