АНАЛИЗ ДЕПРЕССИОННОЙ ВОРОНКИ СКВАЖИН АКВАТОРИИ ОЗЕРА СУГОЯК

При выборе источника централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, прежде всего, рассматривают подземные воды, залегающие в горных породах верхнего слоя земной коры. Вначале изучают возможность использования межпластовых напорных вод, затем межпластовых безнапорных, далее трещинно- карстовых и грунтовых вод [1]. Для централизованного водоснабжения посѐлков Лазурный и Черѐмушки Челябинской области используются три скважины, характеристика которых представлена в Табл.1.

Таблица 1  

Характеристика скважин, используемых для водоснабжения посѐлков Лазурный и Черѐмушки

Исходя из представленных данных, можно предположить, что скважины расположенные недалеко от озера Сугояк могут нести некоторое влияние на изменение его акватория.

Особого внимания заслуживает так называемый радиус влияния скважин. Радиус влияния скважин – расстояние от скважины, колодца или др. выработки, накоторое распространяется влияние откачки воды [4].

Согласно методике расчѐта радиуса влияния скважины, для напорных вод (скважины № 379 и №1818) использовалась формула Зихарда

R = 10S√k                                             (1),

где S – удельное понижение уровня воды в скважине, м; k – коэффициент фильтрации.

Коэффициент фильтрации определяли по формуле:

k = 130q/m,                                         (2)

где q – удельный дебит скважины, (л/с)/м; m – средняя мощность водоносного горизонта, м.

Для безнапорных вод (скважина № 881) при значениях понижений не выше 40 – 50 метров использовалась формула Кусакина:

R = 2S√km                                         (3),

где S – удельное понижение уровня воды в скважине, м; k – коэффициент фильтрации, m – средняя мощность водоносного горизонта, м [2,3,8].

Радиус влияния скважин на акваторию озера Сугояк представлен в Табл.2.

Таблица 2  

Расчѐт радиуса влияния при запуске скважин в эксплуатацию

По предложению В.Н. Щелкачева, на длительный период эксплуатации водозабора в условиях пласта "неограниченных размеров" на величину радиуса питания скважины R можно проследить влияние времени.

Приведенный радиус влияния R с учет времени работы скважины рассчитывался по формуле:

R = 1,5√at,                                                                (4),

где t – время от начала работы водозаборной скважины, месяцев; a – коэффициент пьезопроводности при использовании артезианских вод и коэффициент уровнепроводности при использовании грунтовых вод.

Коэффициент пьезопроводности An (в м2/сутки) зависит от упругих свойств подземных вод и водоносных пород и, согласно В. Н. Щелкачеву (1959), равен:

где ρ — общая пористость пород водоносного горизонта; βВ  — коэффициент объемной упругости воды,

характеризующий способность воды изменять объем при изменении давления на 1 м вод.ст. (среднее значение 4·10-51/атм); βС — коэффициент объемной упругости пород, слагающих водоносный горизонт, характеризующий способность – пород изменять объем при изменении давления на 1 м вод. ст. (среднее значение для песчаников 2·10-6 1/атм) [5,6,7].

Время работы скважин в месяцах:

379 скважина: с 26.05.1975 по 26.05.2015 равно 40 лет, t = 40*12 = 480 месяцев;

881 скважина: с 18.06.2009 по 26.05.2015 равно 5 лет 11,5 месяцев, t = 5*12 + 11,5 = 71,5 месяцев;

1818 скважина: с 28.04.1987 по 26.05.2015 равно 28 лет 1 месяц, t = 28*12+ 1 = 337 месяцев.

   Таблица 3

Расчѐт коэффициента пьезопроводности.

Тогда, радиусы влияния скважин на 2015 год следующие: R379 = 1,5√252,238*480 = 11435,04 метра;

R881 = 1,5√134,773*71,5 = 1245,08 метра;

R1818 = 1,5√168,44*337 = 6560,60 метра.

Данные расчѐта увеличения радиусов влияния скважин представлены на Рисунке 1.

Таким образом, на радиус влияния скважины прямое влияние оказывает не только удельное понижение уровня воды в скважине и коэффициент фильтрации, но и время эксплуатации скважины. При длительном и интенсивном заборе воды из скважины, когда по законам гидродинамики вокруг скважины создаются зоны пониженного давления, осуществляется подсос воды, нарушая водный баланс водоисточника и уменьшая его акваторию.

Список литературы

1.     Абрамов Н. Н. Водоснабжение, – М.: Стройиздат, –1982, – 348 с.;

2.     Веригин Н.Н. Методы определения фильтрационных свойств горных пород., – М.: Госстройиздат, –1962, – 180 с.;

3.     Веригин Н.Н., Гидродинамические и физико-химические свойства горных пород / Н.Н. Веригин и др./, – М.: Недра, –1977, – 272 с.;

4.     Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др., – 1978.

5.     Инструкция и методические указания по определению коэффициентов фильтрации водоносных пород методом опытных откачек из скважин. – М.: Энергия, –1967, – 184 с.;

6.     Керкис Е.Е. Методы изучения фильтрационных свойств горных пород, – Л.: Недра, –1975, – 232 с.;

7.     Львович М.И. Вода и жизнь. – М: Мысль, –1986, – 254 с;

8.     Справочник гидрогеолога / Под общей редакцией М.Е. Альтовского. - М.: Госгеолиздат, – 1962, – 616 с.