18. Гідрогеологічні умови і типізація родовищ підземних вод в артезіанських басейнах.

Родовища цього типу широко розповсюджені та інтен­сивно експлуатуються водозабірними спорудами. Їхня продуктивність досягає десятків і сотень тисяч кубометрів за добу.

Головною відмінною рисою цих родовищ є провідна роль процесів перетікання у формуванні ЕЗПВ.

Особливості умов формування ЕЗПВ визначаються: а) шарува­тою будовою розрізу, б) наявністю декількох продуктивних водоносних горизонтів і ярусної системи їхньої експлуатації, в) гідравлічним взаємозв'язком водоносних горизонтів між собою через слабопроникні пласти, який визначає участь ґрунтових і поверхневих вод у формуванні експлуатаційних запасів, г) значними площами поширення продуктивних водоносних горизонтів, д) великими розмірами і гли­биною депресійних вирв.

За сукупністю основних факторів формування ЕЗПВ родовища в артезіанських басейнах поділяються на два підтипи:

а) родовища в артезіанських басейнах платформного типу (підтип ІІ-А);

б) родовища в артезіанських басейнах міжгірних западин і передгірних прогинів (підтип ІІ-Б).

Родовища цих підтипів, хоч і характеризуються принципово зага­льними умовами формування ЕЗПВ, відрізняються перш за все зако­номірностями мінливості деяких основних факторів їхнього форму­вання, які мають знаходити відображення в гідрогеологічних моде­лях, що використовуються для оцінки запасів.

Для родовищ підтипу ІІ-А характерні відносна витриманість розпо­всюдження основних водоносних горизонтів і слабопроникних пластів (багатопластові водоносні системи), невеликі нахили природного потоку і незначна роль так званих регіональних областей живлення в крайових частинах басейну у формуванні ЕЗПВ їхніх центральних частин; у цілому невисокі фільтраційні властивості слабопроникних пластів, що визначають утруднений зв'язок напірних вод продуктивних гори­зонтів між собою, з ґрунтовими і поверхневими водами; схематизація розрізу обумовлена чергуванням водоносних і слабопроникних пластів.

Для родовищ підтипу ІІ-Б характерна складношарувата будова розрізу, де має місце незакономірне чергування водоносних і слабо­проникних пластів, їхнє досить часте виклинювання. Це забезпечує кращі умови взаємозв'язку напірних водоносних горизонтів між со­бою, з ґрунтовими і поверхневими водами; досить великі нахили природного потоку свідчать про значні динамічні ресурси, що фор­муються в місцях виходу пластів на поверхню в крайових частинах басейнів унаслідок поглинання поверхневого стоку.

Для родовищ II типу характерне погіршення умов живлення, зміна хімічного складу і мінералізації підземних вод із зануренням водоносних горизонтів, що обумовлює тут природну гідрохімічну зональність.

19. Особливості формування експлуатаційних запасів підземних вод артезіанських басейнів міжгірських западин.

Родовища підземних вод в артезіанських басейнах

Родовища цього типу, як і типу І, широко розповсюджені та інтен­сивно експлуатуються водозабірними спорудами. їхня продуктивність досягає десятків і сотень тисяч кубометрів за добу.

Головною відмінною рисою цих родовищ є провідна роль процесів перетікання у формуванні ЕЗПВ.

Особливості умов формування ЕЗПВ визначаються: а) шарува­тою будовою розрізу, б) наявністю декількох продуктивних водонос­них горизонтів і ярусної системи їхньої експлуатації, в) гідравлічним взаємозв'язком водоносних горизонтів між собою через слабопроникні пласти, який визначає участь ґрунтових і поверхневих вод у фор­муванні експлуатаційних запасів, г) значними площами поширення продуктивних водоносних горизонтів, д) великими розмірами і гли­биною депресійних вирв.

Унаслідок великих розмірів депресійних вирв у багатьох випадках має місце досить активна взаємодія окремих водозабірних споруд, що вимагає при оцінці ЕЗПВ окремих розвіданих і експлуатованих родо­вищ (ділянок) враховувати і регіональний водовідбір. Тому, як прави­ло, оцінка або переоцінка ЕЗПВ на конкретних родовищах має вико­нуватися на тлі регіональної оцінки, поєднуючи системи дрібномасш­табних (регіональних) і великомасштабних (локальних) моделей.

У зв'язку зі значними розмірами областей впливу водозабірних споруд при побудові гідрогеологічних моделей родовищ підземних вод в артезіанських басейнах велике значення мають виявлення і враху­вання регіональних і локальних закономірностей мінливості основних факторів формування запасів (потужності й гідрогеологічних параме­трів водоносних горизонтів і слабопроникних пластів, модулів інфіль­траційного живлення тощо).

За сукупністю основних факторів формування ЕЗПВ родовища в артезіанських басейнах поділяються на два підтипи:

а) родовища в артезіанських басейнах платформного типу (підтип ІІ-А);

б) родовища в артезіанських басейнах міжгірних западин і перед- гірних прогинів (підтип ІІ-Б).

Родовища цих підтипів, хоч і характеризуються принципово зага­льними умовами формування ЕЗПВ, відрізняються перш за все зако­номірностями мінливості деяких основних факторів їхнього форму­вання, які мають знаходити відображення в гідрогеологічних моде­лях, що використовуються для оцінки запасів.

Для родовищ підтипу ІІ-А характерні відносна витриманість розпо­всюдження основних водоносних горизонтів і слабопроникних пластів (багатопластові водоносні системи), невеликі нахили природного пото­ку і незначна роль так званих регіональних областей живлення в кра­йових частинах басейну у формуванні ЕЗПВ їхніх центральних частин;

у цілому невисокі фільтраційні властивості слабопроникних пластів, що визначають утруднений зв'язок напірних вод продуктивних гори­зонтів між собою, з ґрунтовими і поверхневими водами; схематизація розрізу обумовлена чергуванням водоносних і слабопроникних пластів.

Для родовищ підтипу ІІ-Б характерна складношарувата будова розрізу, де має місце незакономірне чергування водоносних і слабо­проникних пластів, їхнє досить часте виклинювання. Це забезпечує кращі умови взаємозв'язку напірних водоносних горизонтів між со­бою, з ґрунтовими і поверхневими водами; досить великі нахили природного потоку свідчать про значні динамічні ресурси, що фор­муються в місцях виходу пластів на поверхню в крайових частинах басейнів унаслідок поглинання поверхневого стоку.

Для родовищ II типу характерне погіршення умов живлення, зміна хімічного складу і мінералізації підземних вод із зануренням водоносних горизонтів, що обумовлює тут природну гідрохімічну зональність.

У зв'язку з цим у багатьох випадках при оцінці запасів потрібно враховувати можливості зміни якості води, що відбирається, за раху­нок підтягування некондиційних вод знизу або збоку.

У той же час в артезіанських басейнах продуктивні водоносні го­ризонти звичайно захищені від забруднення з поверхні.

Джерелами формування експлуатаційних запасів підземних вод родовищ в артезіанських басейнах можуть бути: 1) пружні запаси експлуатованого водоносного горизонту, 2) ємнісні запаси го­ризонтів, що залягають вище і нижче, 3) пружні запаси слабопроник­них пластів, які розділяють водоносні горизонти, 4) ємнісні запаси експлуатованого пласта в регіональній області живлення, де він є без­напірним, 5) ресурси, залучені з поверхневих водотоків і водоймищ, 6) динамічні запаси підземних вод родовища.

Наявні дані свідчать, що формування динамічних запасів родовищ підтипу ІІ-А відбувається по всій їхній площі за схемою Мятієва - Го­рянського, підтипу ІІ-Б - у крайових частинах басейнів у місцях ви­ходу продуктивних пластів на поверхню. Розвантаження в обох під­типах здійснюється шляхом висхідної фільтрації в місцеву і регіона­льну річкову мережу.

За особливостями формування ЕЗПВ слід розрізняти родовища, розташовані в центральних і крайових частинах ба­сейнів. У межах перших на значній відстані від меж виклинювання водоносних горизонтів депресійні вирви, як правило, не досягають цих меж. Тут формування ЕЗПВ відбувається переважно за рахунок перетікання через слабопроникні пласти з водоносних горизонтів, які залягають вище і мають взаємозв'язок з ґрунтовими і поверхневими водами. Тому в таких умовах визначальну роль у балансі водовідбору мають динамічні запаси всієї багатопластової водоносної системи і залучені запаси поверхневих вод.

Можливість та інтенсивність процесів перетікання визначаються в основному геолого-гідрогеологічними факторами (склад і потужність роздільних пластів, наявність "гідрогеологічних вікон" тощо). У фор­муванні експлуатаційних запасів на початку експлуатації, а також у періоди різкого збільшення водовідбору істотну роль відіграють пру­жні запаси водоносних горизонтів, а також пружне віджимання води із слабопроникних пластів. В умовах, характерних для глибоких во­доносних горизонтів, перекритих водотривкими відкладами, пружні запаси є основним джерелом формування експлуатаційних запасів протягом усього періоду експлуатації (напр., горизонти підмерзлотних вод в артезіанських басейнах у зоні поширення багаторічної мерзло­ти). При експлуатації підземних вод у центральних частинах артезі­анських басейнів формуються великі (радіусом до 100 і більше км), і глибокі (зі зниженням до 100-200 м) депресійні вирви.

У крайових частинах артезіанських басейнів платформ, де, як правило, відсутні витримані слабопроникні пласти, водоносні горизонти вмі­шують безнапірні води, окрім динамічних і залучених запасів, велике значення у орормуванні експлуатаційних запасів мають ємнісні гравіта­ційні запаси експлуатованих і суміжних з ними водоносних горизонтів. Розміри депресійних вирв у цих умовах здебільшого локалізуються в ра­діусі від декількох до перших десятків кілометрів. Депресійні вирви в цих умовах досягають меж поширення водоносних пластів.

Для родовищ підземних вод в артезіанських басейнах характерно значне перевищення області впливу водовідбору над площею власне родовища.

При експлуатації порівняно неглибоких напірних водоносних го­ризонтів у деяких випадках відбувається зменшення річкового стоку та зниження рівня ґрунтових вод і пов'язані з цим процеси осушу­вання боліт, обміління озер, пригнічення рослинності. При відборі підземних вод з глибоких водоносних пластів за значних знижень рівня і піщано-глинистого геологічного розрізу можливе осідання денної поверхні.

Оцінка ЕЗПВ родовищ в артезіанських басейнах виконується гідродинамічними методами. Найефективнішим є застосування ма­тематичного моделювання з використанням багатошарових моделей, що дозволяє оцінювати не лише зниження рівня в експлуатованому горизонті, а й у взаємодіючих з ним горизонтах, включаючи ґрунто­вий. Особливо це стає важливим при розрахунках водозабірних спо­руд, які експлуатують систему розташованих один над одним водоно­сних горизонтів.

На математичних моделях повною мірою можуть бути враховані межі неоднорідності фільтраційних властивостей слабопроникних і водоносних пластів, умови взаємозв'язку підземних вод з поверхне­вими тощо.

У відносно простих гідрогеологічних умовах оцінка ЕЗПВ може бу­ти виконана аналітичними розрахунками.

Найбільш поширені схеми необмежених у плані пластів - у центра­льних частинах басейнів і напівобмежених - у крайових.

За граничними умовами у вертикальному розрізі найбільше поши­рені схеми: 1) одношарового пласта, практично ізольованого від су­міжних глинистими відкладами, 2) двошарового або тришарового пласта з постійним або змінним рівнем у верхньому пласті, який є джерелом живлення пласта, що залягає нижче.

При схематизації розрізу для аналітичних розрахунків, як зрештою і для моделювання, велике значення має коректне обґрунтування зменшення шаруватості розрізу в розрахунковій схемі (розд. 5).

Розрахунки за схемами ізольованого пласта, які ігнорують процеси перетікання, дають певний запас надійності (іноді невиправдано ве­ликий) при розрахунках продуктивності водозабірних споруд. За не­обхідності оцінки зниження рівня ґрунтових вод схема ізольованого пласта використовуватися не може і при розрахунках зниження рів­ня в продуктивних горизонтах.

Взаємозв'язок підземних і поверхневих вод, що є особливо харак­терним для продуктивних горизонтів у крайових частинах артезіан­ських басейнів, ураховується так само, як і при оцінці ЕЗПВ у річко­вих долинах.

За складністю гідрогеологічних умов родовища в центральних час­тинах артезіанських басейнів належать в основному до І групи, рідше - до II, у крайових частинах - до II групи.