Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод (стр. 28 )

По степени изученности месторождений решается вопрос о Подготовленности их к промышленному освоению. Количественным выражением степени изученности служит соотношение запасов Категорий А, В и Ci. Подготовленными к промышленному освоению ритаются месторождения, если утвержденные балансовые запасы подземных вод с учетом группы сложности месторождения имеют следующее соотношение запасов категорий А, В и C1 (табл. 27).

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЗАПАСОВ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Эксплуатационные запасы подземных вод в указанном выше понимании определяются путем расчета водозаборов, т. е. суммарного дебита группы соответствующим образом расположенных скважин, каждая из которых имеет определенный дебит и пони­жение динамического уровня воды в течение расчетного срока эксплуатации при сохранении качества воды, удовлетворяющего кондиционным требованиям. При расчете водозаборов подземных вод необходимо: а) обосновать расчетную гидрогеологическую схему; б) определить размеры эксплуатационного участка, т. е. участка водозабора; в) обосновать рациональную схему располо­жения скважин в пределах эксплуатационного участка; г) обо­сновать режим работы (дебитов и понижений динамических уров­ней) скважин водозабора в течение расчетного срока эксплуатации. Схематизация природных гидрогеологических условий место­рождения подземных промышленных вод при выполнении ана­литических гидродинамических расчетов (включая расчеты на ЭЦВМ), а также аналогового гидрогеологического моделирования имеет весьма важное значение для правильной достоверной оценки эксплуатационных запасов. Такая схематизация предусматривает обоснование границ промышленной водоносной зоны по прости­ранию, а также в разрезе месторождения. Для выполнения ана­литических гидродинамических расчетов природные гидрогеологи­ческие условия должны приводиться к сравнительно простым расчетным схемам; использование аналогового моделирования позволяет в некоторых случаях более точно учесть природную об­становку за счет усложнения расчетной гидрогеологической схемы. Для аналитических гидрогеологических расчетов различные плановые границы в пласте схематизируются в виде системы прямо­линейных или круговых контуров, на которых задается либо постоян­ный напор (контуры постоянного напора), либо постоянный расход (контуры постоянного расхода), для глубоких водоносных горизон­тов часто равный нулю. При неоднородном строении пласта (гори­зонта или комплекса) границы, разделяющие зоны с различными фильтрационными свойствами, также приводятся к контурам прямо­линейной или круговой формы.

Таблица 27

Балансовые запасы подземных вод в зависимости от группы сложности месторождения

Группа	Категория запасов, %
А + В	В том числе А не менее	С1
1	80	40	20
2	80	20	20
3	70	—	30

В расчетных схемах для оценки эксплуатационных запасов подземных вод задаются начальные и граничные условия, а также параметры пласта. Начальные условия — это условия распре­деления пьезометрических напоров (пластовых давлений) перед началом или изменением режима эксплуатации водоносного гори­зонта или комплекса, т. е. условия, отвечающие состоянию уста­новившегося (или близкого к установившемуся) движения под­земных вод. Граничные условия характеризуют условия питания (и стока) на внутренних и внешних границах потока в плане и разрезе месторождения. Условия на внутренних границах (водозабор) задаются в виде функций дебита Q или напора Я во времени, например, Q=const; H=const; Q=f(t). Условия на внешних границах задаются для аналитических расчетов обычно в виде следующих схем граничных условий в плане (рис. 23).

Рис. 23. Схематизация гидрогеологических условий для оценки эксплуатацион­ных запасов промышленных подземных вод:

1- неограниченный пласт; 2 - полуограниченным пласт; 3 - пласт-квадрат, 4 - пласт-клин; 5 -пласт-полоса; 6 - пласт-полуполоса; 7- пласт-прямоугольник; в - пласт-круг; .-расстояние междх во-доупорами; водозабор: а - реальный, б — отображенный

1. Если водоносный горизонт имеет в плане настолько большие размеры, что влияние эксплуатации водозабора в течение расчет­ного срока на его границах практически не проявляется, то такой пласт принимается бесконечным в плане. Эта схема получила название неограниченного пласта.

2. Если пласт ограничен в плане одним прямолинейным конту­ром, то такую схему называют полуограниченным пластом. В этом случае возможны два типа условий: а) на границе пласта зада­ется постоянный напор; б) на границе пласта задается постоянный расход, который в частном случае для непроницаемой границы равен нулю.

3. Пласт ограничен в плане с двух соседних сторон прямоли­нейными контурами, пересекающимися под прямым углом (пласт-квадрат). В этих условиях возможны три типа расчетных схем: а) на обоих контурах напор постоянный H=const; б) на обоих контурах задан постоянный pacxoд Q=const (в частном случае Q=0); в) на одном контуре имеет место постоянный расход (в частном случае Q=0), на другом — постоянный напор.

4. Пласт ограничен двумя прямолинейными параллельными кон-турами (пласт-полоса); на двух параллельных границах пласта принимаются три условия, указанные выше для пласта-квадрата.

5. Пласт ограничен с трех сторон перпендикулярными грани­цами (пласт-полуполоса); на границах задаются те же условия (Q=const, Q=0 или H=const) в любом их сочетании.

6. Пласт ограничен со всех сторон четырьмя перпендикуляр­ными прямолинейными границами, на каждой из которых задается то или иное из указанных условий.

7. Пласт ограничен со всех сторон контуром, который может быть с достаточной для практических расчетов точностью приведен к круговому по принципу равенства площадей (пласт-круг); на границах кругового контура могут задаваться условия постоян­ного напора (Я=сопз]) или постоянного расхода (Q=const-Q=0).

Следует отметить, что все перечисленные схемы пласта имели место при оценке запасов подземных промышленных вод в раз­личных районах СССР. Наиболее сложные расчетные гидрогео­логические схемы принимались для месторождений, характеризую­щихся сложной тектоникой и наличием разрывных нарушений. При этом иногда в пределах одного эксплуатационного участка выде­лялись блоки, по своей конфигурации отвечавшие большинству из перечисленных схем.

Граничные условия в разрезе месторождений для наиболее часто встречающихся случаев в практике разведки и оценки за­пасов глубоких подземных вод схематизируются в виде напорного водоносного пласта с непроницаемой кровлей и подошвой. В этих случаях обычно используются гидродинамические решений для плоской плановой фильтрации подземных вод. Однако встреча­ются случаи, когда эксплуатируемый напорный водоносный пласт отделяется от выше - и нижезалегающих водоносных горизонтов слабыми водоупорами, не исключающими фильтрации при сниже­нии пластового давления (пьезометрического напора) в эксплуати­руемом. В этих случаях рассматривается и при необходимости учитывается гидравлическая взаимосвязь водоносных горизонтов (перетекание). Иногда водоупорная кровля или подошва на отдель­ных участках месторождения в зоне влияния водозабора отсут­ствует, в связи с чем возможна прямая гидравлическая связь между соседними в разрезе водоносными горизонтами. При обосно­вании расчетной гидрогеологической схемы необходимо также учитывать разгрузку подземных вод в виде источников (или само­излив пластовых вод из ранее пробуренных скважин).

Схематизация условий разработки месторождений при подсчете эксплуатационных запасов заключается в том, что скважины расчет­ного водозабора располагаются в виде удобных для выполнения гидродинамических или гидравлических расчетов правильных гео­метрических систем. К таким системам относится расположение скважин в виде одного или нескольких параллельных рядов (в част­ном случае — прямоугольная сетка) скважин; в виде двух линейных рядов скважин, образующих между собой некоторый угол (в частном случае — прямой); в виде одной кольцевой батареи скважин или нескольких кольцевых концентрических батарей; в виде равномерной треугольной сетки скважин, которая может быть приведена к системе кольцевых концентрических батарей. В качестве расчетной может быть принята также схема любого геометрически неправильного расположения скважин на эксплуатационном участке.

При схематизации гидрогеологических условий необходимо учи­тывать изменение параметров пласта (мощности, коэффициента фильтрации, водопроводимости) на площади эксплуатационного участка и месторождения в целом. Если амплитуда изменения этих параметров невелика или в этом изменении нет четко прослежи­ваемых закономерностей, то для аналитических расчетов могут использоваться средневзвешенные по площади участка параметры и пласт в этом случае принимается условно однородным.

Размеры эксплуатационного участка (и, следовательно, площади проектного водозабора) определяются его геолого-тектоническим строением и гидрогеологическими условиями. При сравнительно Однородных строении и фильтрационных свойствах водоносного горизонта и спокойном залегании его в пределах (и за пределами) эксплуатационного участка размеры площади водозабора зависят равным образом от параметров промышленной водоносной зоны, в свою очередь, определяющих дебит отдельных скважин (с уче­том их взаимодействия), рациональную схему расположения скважин и их число. Показатели эксплуатации устанавливаются путем последовательных вариантных гидродинамических расчетов, сопровождаемых геолого-экономическим анализом, который пре­следует цель выбора наиболее экономически эффективной системы разработки, обеспечивающей добычу максимального количества подземных вод при- сохранении ее себестоимости на уровне допу­стимoй цены.

Если эксплуатационный участок расположен в пределах антиклинальной структуры с крутопадающими крыльями, то пло­щадь расположения скважин дополнительно определяется допу­стимой по экономическим соображениям глубиной бурения. Именно такими соображениями ограничиваются размеры водозаборов промышленных и термальных вод, располагаемых в пределах брахиантиклинальных структур в Западной Туркмении и Азер­байджанской ССР.