Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод (стр. 31 )

(54)

Равномерная треугольная сетка является одним из частных случаев площадных систем при упорядоченном распо­ложении скважин. В этом случае все скважины оказываются на окружностях кольцевых батарей (на рис. 26), радиусы которых ri в зависимости от расстояния между скважинами l приведены в табл. 30.

Расчеты понижений уровней в скважинах проводятся по сле­дующим формулам:

(55)

Для точки на окружности рассматриваемой батареи скважин:

(56)

Для точки, являющейся внутренней по отношению к рассматри­ваемым батареям скважин r()<ri,, уравнение будет иметь вид:

(57)

Таблица 30

Радиусы кольцевых батарей и число скважин

Номер колец	Радиус ба­тареи	Число сква­жин на кольце	Общее число сква­жин
1	l	6	6
2	l\/З	6	12
3	l\/ 4	6	18
4	l\/ 7	12	30
6	l\/9	6	36
5	l\/12	6	42
8	l\/ 13	12	54
7	l\/ 16	6	60

Рис. 26. Схема концентри­ческих кольцевых батарей скважин

Для точки, являющейся внешней по отношению к рассматривае­мым батареям скважин, т. е. для точки за пределами водозабора:

(58)

В формулах (55) — (58) а, — отношение дебита скважин i-и батареи Qi к суммарному дебиту водозабора QcyM; Rn — полное гидравлическое сопротивление от действия всех кольцевых бата­рей скважин; ZRвнутр — суммарное гидравлическое сопротивление от действия кольцевых батарей, являющихся внешними по отно­шению к рассматриваемой точке пласта; £ЯВНешн — гидравлическое сопротивление от действия концентрических кольцевых батарей скважин, являющихся внутренними по отношению к рассматри­ваемой точке пласта; г0 — расстояние от центра системы скважин до точки, в которой определяется понижение уровня.

Для точки (скважины) в центре водозабора

Для точки вне водозабора

Для точки внутри водозабора

Прямоугольная сетка скважин (рис. 27) предполага­ет равномерное геометрически правильное распределение их в пре­делах водозабора; расчетные решения для такой системы скважин получены .

Рис. 27. Схема прямоугольной сетки скважин.

n — число скважин; т — число рядов скважин, L - расстояние между рядами скважин; l - расстоя­ние между скважинами в ряду; А — точка определе­ния гидравлического сопротивления R; rn - расстоя­ние от центра линейного ряда до точки А

Удобный метод расчета крупных водозаборов, разработанный , — метод обобщенных систем взаимо-действующих скважин заключается в том, что реальная система скважин заменяется обобщенной системой источников — стоков определенной геометрической формы с дебитом, равномерно распределенным по всей обобщенной системе. Удобство примене­ния метода обобщенных систем заключается в том, что гидравли­ческое сопротивление системы в целом Ro6 остается постоянным, а гидравлическое сопротивление скважины Rскв меняется в зависи­мости от числа скважин и схемы их расположения. Это позволяет при необходимости рассмотреть много вариантов организации во­дозабора, что особенно важно при большом числе скважин.

Следует отметить, что подсчет эксплуатационных запасов под­земных минеральных, термальных и промышленных вод требует обязательного учета числа скважин и их расположения; часто ге­олого-структурные и гидрогеологические условия участков водо­заборов глубоких подземных вод не позволяют использовать опре­деленную геометрическую схему расположения скважин, а срав­нительно небольшое их число заставляет рассчитывать дебиты и понижения уровней для каждой скважины. Поэтому в практике гидрогеологических расчетов при оценке запасов глубоких подзем­ных вод по результатам геологоразведочных работ чаще исполь­зуются точные гидродинамические методы. Метод обобщенных сис­тем скважин целесообразно использовать на стадии региональной оценки прогнозных эксплуатационных запасов, а также при выбо­ре схемы расположения большого числа скважин. Критерием вы­бора рациональной схемы расположения скважин будет минималь­ное значение Rскв при заданных числе и суммарном дебите скважин или максимальный дебит скважин при допустимом RCKB и их числе.

Расчеты водозаборов в ограниченных пластах осуществляются с использованием метода зеркальных отображений, который заклю­чается в том, что влияние на работу скважины или водозабора границ пласта аппроксимируется влиянием зеркально отображенных от этих границ скважины или водозабора. Если граница непрони­цаемая, то отображенный водозабор должен иметь тот же знак, что и реальный. В том случае если граница пласта представляет собой контур постоянного напора, то отображенная скважина или водозабор берутся со знаком, противоположным реальному. Дру­гими словами, действие непроницаемой границы рассматривается как работа скважины (или водозабора) в условиях взаимодей­ствия с реальной, имеющей такой же дебит и отстоящей от этой ре­альной скважины на удвоенное расстояние (по нормали к грани­це). Аналогично предыдущему действие границы с контуром пос­тоянного напора рассматривается как действие нагнетательной скважины, работающей с тем же дебитом, что и реальная эксплу­атационная, и отстоящей от нее на удвоенное расстояние до гра­ницы.

Наличие отображенных скважин или водозаборов усложняет гидродинамические расчеты главным образом в отношении их объема; содержание этих расчетов аналогично выполняемым для водозаборов в неограниченных водоносных горизонтах.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

Основные показатели качества вод включают данные о мине­рализации подземных вод, о содержании в этих водах макро - и микрокомпонентов, а также о составе растворенного газа. В общем случае химический состав подземных вод характеризуется сведе­ниями о содержании следующих компонентов: NH4, Li, Na, К, Cs, Mg, Ca, Sr, Fe, Al, Mn, B, Cl, Br, I, SO4, HCO3, CO3, NO2, N03) SiO2 (H4SiO4), а для углекислых вод, азотных терм и парогидро-терм вулканических районов — также F, As, Sb. При отборе проб воды на анализ могут быть зарегистрированы: температура под­земных вод (в интервале водоносного горизонта и на самоизливе), рН, цвет, запах, прозрачность воды, количество и вид осадка в бу­тылке. Естественно, что в каждом конкретном районе с учетом спе­цифики гидрогеохимической обстановки и цели исследований по ре­зультатам анализов могут быть получены ограниченные сведения о макро - и микрокомпонентах, но обязательно должно быть пре­дусмотрено получение сведений о микрокомпонентах, необходимых для обоснования типов и классов развитых подземных вод, а также являющихся поисковым критерием на промышленные подземные воды (Na, Mg, Ca, Cl, SO4, HCO3). Кроме того, должны быть по­лучены сведения о микрокомпонентах, представляющих первооче­редной промышленный интерес (Li, Rb, Cs, Sr, B, Br, I).

При сборе и обработке материалов особое внимание уделяется представительности анализов подземных вод. Некачественные гид­рогеохимические данные могут быть обусловлены различными причинами; неудовлетворительным опробованием пластов, несоблю­дением правил хранения и большой длительностью хранения проб, а также погрешностями выполнения анализов. При неудовлетво­рительном опробовании скважин в подземную воду может попасть примесь бурового раствора. Основной состав подземных вод при этом изменяется незначительно (обычно в сторону уменьшения общей минерализации, повышения сульфатов и гидрокарбонатов), но вследствие влияния сорбции на глинистых коллоидных части­цах могут резко меняться концентрации некоторых компонентов (например, цезия, рубидия и в меньшей степени стронция и бора). Примесь бурового раствора в пластовых водах сравнительно не­высокой минерализации может сильно изменить и их основной сос­тав.

Пробы, отобранные на устье самоизливающихся скважин, даже при сравнительно длительном периоде излива могут также характеризоваться пониженными концентрациями летучих и лег­косорбируемых компонентов (йод, бор, цезий, калий).

При длительном хранении проб в ряде случаев отмечается вы-падение солей, что особенно характерно для глубоких высокоми-нерализованных вод, а в открытых пробах часто происходят окис-лительные процессы и выпадение в осадок гидроксидов железа, Редкие щелочи, стронций и бор сравнительно слабо сорбируются гидроксидами железа и хлористым натрием; стронций не может поглощаться карбонатами.

Простейшим приемом проверки качества химических анализов являются: сопоставление суммы миллимолей на литр катионов и анионов (при раздельном определении натрия и калия); проверка величины минерализации рассолов по их плотности, содержанию хлора, сопоставление аналитической суммы растворенных веществ и экспериментальной величины сухого остатка.