Реферат: Формирование качества воды на приречных водозаборах

Все зависимости приведены для совершенной реки. Они могут быть использованы и при относительно небольшом несовершенстве с заменой расстояния на () во всех выражениях, включая расчет . При значительном несовершенстве реки (в частности, для "узких" рек) использование аналитических расчетов может давать некорректные результаты; в таких случаях целесообразно прибегнуть к моделированию.

Расчеты водозаборных сооружений на приречных месторождениях

Аналитические расчеты скважин и их систем в условиях взаимодействия с поверхностным водотоком (водоемом) являются "классической" задачей гидрогеодинамики. Базовые решения для одиночной скважины и для равномерного равнодебитного ряда скважин, параллельного урезу реки, мы же рассматривали при характеристике гидродинамического метода оценки ЭЗ подземных вод. С их помощью могут быть получены решения для других контурных систем (например, для поперечных рядов, применяемых в долинах временных водотоков) и для неупорядоченной расстановки разнодебитных скважин.

В большинстве случаев основной водоносный горизонт на приречных месторождениях имеет грунтовый характер, что требует учета изменения его проводимости при образовании депрессионной воронки. Принимая, что среднее значение проводимости примерно равно , где - мощность ("глубина") безнапорного потока в ненарушенном состоянии и в точке работающей скважины (соответственно), а понижение уровней , получим после простых преобразований:

,

.

Моделирование приречных водозаборов применяется, как правило, для относительно крупных месторождений со сложной геометрией речных контуров и других граничных условий, при существенной неоднородности параметров пласта и граничных условий. Основного внимания здесь требует рациональная разбивка модельной сетки, наилучшим образом аппроксимирующая контуры речной сети, особенно в области наибольшей деформации потока на участке между водозабором и контурами речной сети.

Расчеты "дополнительной проводимости" для граничного условия 3 рода рассмотрены нами выше.

Использование моделирования позволяет максимально достоверно учесть развитие явлений отрыва депрессионной воронки от ложа несовершенных рек. Возможность их возникновения следует предварительно оценить по аналитическим критериям. В описании исходных данных для каждого узла сетки с граничным условием 3-го рода должен присутствовать показатель "Уровень отрыва", отвечающей при решении "в напорах" - отметке подошвы экрана в принятой системе отсчета напоров, а при решении "в понижениях" - величине критического понижения . Если такой показатель в описании исходных данных отсутствует (редакция его наименования может быть, разумеется, иной), то следует выяснить, способна ли применяемая программа моделирования к реализации конверсии граничного условия 3-го рода.

Общие положения методики разведки

Наиболее важным балансово-гидрогеодинамическим признаком приречных МПВ является взаимодействие депрессионной воронки с рекой.

С балансовой точки зрения это означает активное участие ЕР в формировании баланса ЭЗ (инверсия естественной разгрузки) и возможное возникновение ПР в виде фильтрации из реки.

С гидрогеодинамической точки зрения: достаточно быстро устанавливается стационарный режим понижений.

С точки зрения методики разведки: кроме проводимости продуктивного горизонта (всегда важный параметр, линейно влияющий на величины понижений), чрезвычайно ответственными являются параметры взаимодействия основного водоносного горизонта с рекой (). Этими параметрами определяется выбор места расположения водозаборного участка - max T, min f0, opt L0.

Отсюда - важнейшие задачи поисково-разведочных работ:

- Изучение генетических закономерностей распределения проводимости основного горизонта Т, поиск участков с Tmax, опробование для оценки расчетных значений и построения карты Т

- Изучение генетических закономерностей изменчивости фильтрационного сопротивления подрусловых экранов, поиск участков рек с минимальными f0, их опробование для оценки расчетных значений.

При проектировании опытно-фильтрационных опробований нужно учитывать особенности интерпретации откачек у реки, известные студентам из курса "Гидрогеодинамика":

- в схеме куста особого внимания требует нормированное расположение наблюдательных скважин относительно центральной и уреза реки (включая и "заречный" пьезометр для относительно узких рек), что существенно повышает достоверность и однозначность интерпретации;

- длительность опытов должна быть достаточной для уверенного заключения об истинной стабилизации понижений;

- выбор периода проведения откачек должен гарантировать устойчивый гидрологический режим на протяжении опытов; в любом случае в систему наблюдений должен входить уровенный пост на реке. При проектировании длительных откачек, когда избежать значимых колебаний уровня реки проблематично, в составе наблюдений следует предусматривать "независимую" скважину вне зоны влияния откачки, что позволяет при необходимости ввести поправки на основе корреляционных связей, установленных при совместных наблюдениях (до и после опыта) в скважинах куста и в "независимой" скважине.

Изучение условий взаимосвязи подземных и поверхностных вод чрезвычайно важно с точки зрения оптимального выбора местоположения водозаборного участка (участков) и общей достоверности всех прогнозных расчетов. Особенно это важно для малых рек, играющих роль внутренних границ и весьма чувствительных (в силу малой водности) к воздействию длительного эксплуатационного водоотбора. Следует стремиться к возможно более широкому комплексированию разнообразных прямых и косвенных методов, начиная с маршрутных гидрогеологических и гидрографических наблюдений. К числу таких методов относятся (кроме вышеназванных опытно-фильтрационных опробований):

Единовременная меженная гидрометрическая съемка в зоне месторождения с целью характеристики неоднородности естественной русловой разгрузки в реки. Важным количественным показателем является линейный модуль разгрузки (расход двусторонней русловой разгрузки на единицу длины водотока):

,

где - приращение расхода реки на участке длиной.

Величину линейного модуля разгрузки можно использовать для ориентировочной оценки обобщенного сопротивления подрусловых отложений на данном участке реки. Полагая, что русловая разгрузка с обоих берегов имеет симметричный характер (рис. 7.9), можно записать, используя ранее введенные обозначения:

,

где через обозначено "линейное" (на единицу длины русла при его ширине ) фильтрационное сопротивление подруслового экрана:

[] .

Соответственно [сут].

Очевидно, что такие оценки применимы лишь на малых реках, где абсолютные и относительные величины превышают реальные погрешности гидрометрических работ.

Рис. 7.9.