А - за відсутності; б - за наявності екрануючих відкладів

У більшості випадків t₂<<t1тому для наближеного визначення часу насичення осушеної двошарової товщі порід у заплаві можна обмежитися визначенням часу t₁.Повне водонасичення заплавної товщі можливе за умови t < t₃ (t₃, -час затоплення заплави, t -час, необхідний для водонасичення осушеної товщі порід).

2. Визначається фільтраційна витрата q через одиницю площі заплави. За одношарової будови, беручи h₃= 0 ,з невеликим заниженням q ~ к . Задвошарової будови

якщо h₃<<m1,q =к .

3. Розраховується об'єм води V₀,необхідний для повного поповнення (водонасичення) ємності осушених порід на площі заплави F₃

4. Визначається об'єм води, який може надійти до водоносного горизонту за час затоплення заплави t₃:

5. З урахуванням об'єму води, відібраної водозабірною спорудою під час поповнення, оцінюється загальний об'єм води (V_non), який може піти на поповнення ємності

де Q- дебіт водозабірної споруди.

Ємність, осушена при роботі водозабірної споруди в межень, буде повністю заповнена під час повені при V_поп > V₀.

13.Гідрогеологічні умови та особливості формування езпв у тріщинуватих породах.

Родовища підземних вод цього типу характерні для гірських районів і давніх кристалічних щитів. Зокрема, велику роль вони відіграють у вирішенні завдань водопостачання на території Українського щита. Експлуатаційні запаси цих родовищ здебільшого невеликі й станов­лять від декількох тисяч до декількох десятків тисяч кубометрів за добу. Найбільших значень вони досягають в умовах тріщинно-карстових масивів, досягаючи тут іноді 100 м3/с і більше.

Особливості формування та методики оцінки експлуатаційних запа­сів підземних цих водних родовищ у першу чергу визначаються хара­ктером тріщинної або тріщинно-карстової пустотності водовмісних порід, яка практично повсюдно в плані й розрізі має значну неоднорі­дність. Непоодинокі випадки, коли свердловини, пробурені поруч, роз­кривають породи з істотно відмінною водопроникністю. У деяких ра­йонах, де інтенсивно розвиваються карстові процеси, підземні води циркулюють по окремих невзаємопов'язаних карстових пустотах.

Характерним є швидке затухання тріщинуватості й закарстованості з глибиною, хоча в окремих випадках зони підвищеної тріщинуватості та закарстованості можна зустріти на глибині 100-200 м і більше. Ефекти­вна потужність водовмісної зони невелика (перші десятки метрів).

Важливою особливістю родовищ цього типу є зв'язок більш водо-збагачених ділянок, як правило, з долинами річок і зонами тектоніч­них порушень. Інколи такі ділянки локалізуються на окремих тріщи­нах і зонах дроблення, що призводить до розриву суцільності потоку. У цьому випадку йдеться про родовища тріщинно-жильних вод.

Підземні води родовищ у тріщинуватих і закарстованих породах здебільшого безнапірні або слабонапірні, що належить враховувати в розрахунках водозабірних споруд.

Головну роль у формуванні експлуатаційних запасів відіграють ди­намічні, рідше залучені запаси з поверхневих водотоків.

14. Особливості оцінки експлуатаційних запасів підземних вод мінеральних, термальних та промислових вод.

У цілому умови і джерела формування експлуатаційних запасів ро­довищ мінеральних, термальних і промислових вод багато в чому по­дібні до аналогічних родовищ прісних вод. Так, для родовищ в артезі­анських басейнах платформного типу основним джерелом формуван­ня є пружні запаси, для родовищ артезіанських басейнів міжгірних западин і передгірних прогинів - пружні й динамічні запаси, для ро­довищ тріщинно-жильного типу гірсько-складчастих структур, маси­вів кристалічних і метаморфічних порід, парогідротерм районів су­часного вулканізму - динамічні запаси. Слід відзначити, що для родовищ мінеральних, термальних і промис­лових вод участь у формуванні експлуатаційних запасів залучених ресурсів (підземних вод інших горизонтів або там, де це можливо, поверхневих вод) може призвести до такої зміни хімічного, газового складу або температури, за якої ці показники не будуть відповідати кондиційним вимогам. У зв'язку з цим у подібних умовах експлуата­ційні запаси мають обмежуватися такою величиною, відбір якої ви­ключає залучення вод некондиційного складу і температури. У той же час для деяких родовищ термальних вод слід ураховувати можливість підсилення живлення підземних вод у процесі експлуатації. У цих ви­падках передбачається, що холодні води, які надходять від області живлення, у процесі руху до водозабірної споруди набувають темпе­ратуру, яка відповідає встановленим кондиціям.

У певних гідрогеологічних умовах ефективною є розробка родо­вищ термальних вод із підтриманням пластового тиску шляхом за­качування води в спеціальні нагнітальні свердловини. У цих випад­ках можливе формування штучних ресурсів термальних вод, пов'я­зане з нагріванням води при її русі від нагнітальних до водозабірних свердловин.

Оцінка експлуатаційних запасів мінеральних, термальних і проми­слових вод проводиться гідродинамічними (включаючи математичне моделювання), гідравлічними методами, методом гідрогеологічних аналогів або спільним застосуванням цих методів. Усі ці методи та особливості їхнього застосування в конкретних гідрогеологічних умовах були розглянуті в попередніх розділах. Гідродинамічні методи є основними при оцінці експлуатаційних запа­сів родовищ промислових, термальних і мінеральних вод в артезіан­ських басейнах, а гідравлічні - родовищ мінеральних і термальних вод тріщинно-жильних структур у гірсько-складчастих областях, у районах сучасного вулканізму тощо.

Оцінка експлуатаційних запасів мінеральних, термальних і про­мислових вод порівняно з прісними водами має деякі специфічні особливості.

1. Як правило, водоносні горизонти, які вміщують промислові й те­рмальні води (в окремих випадках мінеральні), залягають на великих глибинах і характеризуються високими температурами та наявністю розчиненого у воді газу. При їхній експлуатації газовий і температур­ний фактори виступають як додаткове джерело енергії, що сприяє підняттю їх на поверхню. Опір, який виникає у водопідйомних трубах при русі води від вибою до устя свердловини, має протилежний вплив, у результаті чого відбувається втрата гідродинамічного напору.

Вплив газового фактора. Під газовим фактором треба ро­зуміти відношення витрати газу при атмосферному тиску до відпові­дної витрати води.

При підйомі води по трубах до поверхні землі на певній глибині, яка відповідає тиску насичення, газ переходить з розчину у вільний стан. У результаті цього у верхній частині свердловин утворюється полегшена газоводяна суміш з меншою густиною, ніж густина нега-зованої води. Завдяки цьому рівень води у свердловинах самочинно підвищується. Це підвищення буває настільки значним, що іноді із свердловини має місце самовилив (явище газліорту). У такому випадку зниження рівня, заміряне на усті свердловини, буде меншим від зниження, заміряного в пластових умовах.

Вплив температурного фактора. У багатьох глибоких водонос­них горизонтах температура води в пластових умовах досягає 100 °С і більше. Однак у непрацюючих свердловинах, які розкривають такий водоносний горизонт, вода охолоджується до температури, що відпові­дає термічним умовам місцевості. При пуску свердловини температура в ній підвищується, що, у свою чергу, викличе зменшення густини во­ди. За рахунок цього зросте стовп води у свердловині порівняно з тим, коли свердловина не працювала. У результаті свердловина після вклю­чення в роботу починає іноді фонтанувати (явище термоліорту). Унаслі­док впливу цього явища зниження рівня води у свердловині, виміряне на усті, буде меншим, ніж зниження в умовах пластового тиску. Тому для визначення дійсного зниження в пласті, що експлуатується, до ви­міряного зниження на усті свердловини слід додати поправку на вплив температури.

Вплив опору при русі води у водопідйомних тру­бах. При русі води від вибою до устя свердловини частина напору втрачається на подолання сил опору, які виникають у результаті тертя, пульсації тощо. Унаслідок цього зниження, виміряне на усті, буде більшим порівняно з вибійним на величину цих втрат

Урахування впливу газового та температурного фактора, а також утрат напору у водопідйомних трубах має особливе значення при ви­значенні фільтраційних параметрів пластів.

Оцінюючи експлуатаційні запаси мінеральних, термальних і про­мислових вод, поправки необхідно враховувати при визначенні максимально допустимого зниження рівня. Без урахуван­ня зазначених факторів величина допустимого зниження, звичайно, береться, виходячи з технічних можливостей насосного обладнання. Однак у зв'язку з тим, що при відборі води під впливом розчиненого в ній газу і збільшення температури відбувається самочинне підвищен­ня динамічного рівня води у свердловинах, а в результаті втрати на­пору в трубах - його зниження.

2. Важливою особливістю оцінки експлуатаційних запасів мінера­льних, термальних і промислових вод є необхідність обґрунтування сталості (або допустимих змін) якості води в процесі експлуатації.

Для родовищ пластового типу, приурочених до артезіанських ба­сейнів, такий прогноз можна виконати гідродинамічним методом. При цьому слід зазначити, що в подібних умовах істотні зміни якості води в тому числі й температу­ри, при русі вод некондиційного складу до водозабірної споруди може відбуватися через досить тривалий час навіть при близькому розта­шуванні водозабірної споруди від зони некондиційних вод.

Незрівнянно більше значення має доведення сталості складу і те­мператури підземних вод при оцінці експлуатаційних запасів міне­ральних і термальних вод тріщинно-жильних структур. У цих умовах поставлене завдання вирішується шляхом проведення тривалих до­слідно-експлуатаційних відкачувань (випусків), у процесі яких ве­дуться спостереження за іонно-сольовим, газовим складом і темпе­ратурою води. Оскільки для таких родовищ у багатьох випадках має місце залежність режиму підземних вод від гідрометеорологічних факторів, дослідно-експлуатаційні відкачування (випуски) мають проводитися в терміни, що охоплюють періоди найбільшої й най­меншої інтенсивності живлення водоносного горизонту і взагалі ста­новити не менше одного року. Тривалі дослідно-експлуатаційні від­качування (випуски) на родовищах мінеральних і термальних вод у тріщинно-жильних структурах проводяться не лише для оцінки ста­лості якості води, але й для визначення власне величини експлуата­ційних запасів гідравлічними методами. Ці родовища, як правило, характеризуються дуже складними гідрогеологічними умовами, де гідродинамічні методи неприйнятні.

При оцінці експлуатаційних запасів термальних вод глибоких водо­носних горизонтів у деяких випадках необхідно проводити прогноз зменшення температури води при її русі від вибою до устя свердлови­ни. У цьому випадку втрати тепла визначаються різними факторами: коефіцієнтом тепловіддачі, теплоємністю і густиною термальних вод, діаметром і глибиною свердловини, її дебітом. При невеликому дебіті свердловин зміна температури води може бути досить істотною.

3. Родовища промислових і термальних вод звичайно приурочені до тих водоносних горизонтів, що залягають глибоко (до 2-3 км і бі­льше), які вмішують високомінералізовані води або розсоли. У зв'язку з цим при експлуатації таких родовищ необхідно вживати ефектив­них заходів щодо утилізації використаних вод. Окрім того, експлуа­тація проводиться при великих зниженнях рівня, які можуть досяга­ти декількох сотень метрів.

Усе це зумовлює необхідність при оцінці експлуатаційних запасів те­рмальних і промислових вод проведення техніко-економічного обґрун­тування рентабельності експлуатації. Таке обґрунтування здійснюється шляхом розробки і затвердження кондицій для підрахунку запасів.

Кондиції являють собою сукупність економічно обґрунтованих ви­мог до якості й кількості води, технічних умов експлуатації родовища при раціональному використанні надр і дотриманні правил охорони навколишнього середовища. При розробці кондицій мають врахову­ватися вимоги Інструкції про зміст і порядок подання на затвер­дження в ДКЗ техніко-економічних обґрунтувань кондицій для підра­хунку запасів корисних копалин.У складі кондицій для підрахунку запасів термальних і промислових вод обґрунтовуються такі показники: середні й мінімальні температури термальної води (пароводяної суміші) або середній і мінімальний вміст основних і супутніх корисних компонентів, допустимий вміст шкідли­вих домішок, глибина і конструкція свердловин, максимально допус­тимі зниження рівнів у них, середні розрахункові й мінімально допус­тимі дебіти свердловин, способи і засоби водопідйому, система транс­портування води до водоспоживача, узгоджений із замовником розра­хунковий термін експлуатації водозабірної споруди і режим відбору води в межах цього терміну, способи відведення використаних вод.

При розробці кондицій в техніко-економічному обґрунтуванні ре­нтабельності розробки термальних і промислових вод має врахову­ватися наявність інших конкурентоспроможних варіантів отриман­ня теплоенергоресурсів або відповідних видів мінеральної сировини. Вибір оптимального варіанта має здійснюватися на основі поваріан-тних техніко-економічних розрахунків з урахуванням витрат на скидання або поховання промислових стоків. У розрахунках мають враховуватися можливі варіанти комплексного використання підзе­мних вод (для видобування корисних компонентів, у теплоенергети­чних і термальних цілях).

4. Під час оцінки експлуатаційних запасів промислових і термаль­них вод, окрім самого підрахунку запасів води, необхідно визнача­ти: а) для промислових вод - їхню загальну кількість (у кубічних мет­рах) і кількість наявних у них корисних компонентів (у тоннах), яка буде отримана на родовищі за розрахунковий термін експлуатації; б) для термальних вод - теплоенергетичну потужність родовища (в Гкал/рік, МВт, тоннах умовного палива - залежно від цільового використання води).