Водозаборные сооружения

Сооружения для забора подземных вод

4.1.1. Условия залегания подземных вод, их использование

Изучением подземных вод занимается наука гидрогеология. Отметим лишь важнейшие гидрогеологические показатели и условия залегания подземных вод, определяющие использование их водозаборами для водоснабжения.

По условиям залегания (рис. 4.1) различают два основных типа подземных вод — безнапорные и напорные. Горизонты безнапорных вод не имеют сплошного непроницаемого покрытия. В таких горизонтах устанавливается свободный уровень воды, глубина которого соответствует поверхности водоносных пород.

Рис. 4.1 Схема условий залегания подземных вод:

А — верховодка; Б — грунтовые воды; В — безнапорные межпластовые воды; Г — напорные воды; 1 — проницаемые породы; 2 — водоупорные породы; 3 — буровая скважина; 4 — уровень воды (я — свободный, б — пьезометрический); 5 — источник

Воды первого от поверхности сплошного водоносного горизонта называются грунтовыми. Линзообразные скопления воды на водоупорах или слабопроницаемых слоях, имеющие локальное распространение, образуют верховодку, которая расположена над грунтовыми водами.

Грунтовые воды — это, как правило, воды безнапорные, хотя на отдельных участках могут приобретать местный напор;

залегают они обычно на небольшой глубине и поэтому подвергаются воздействию гидрометеорологических факторов. В зависимости от сезона, количества осадков и температуры изменяются как уровень грунтовых вод, так и их химический состав.

Питание грунтовых вод происходит посредством инфильтрации атмосферных осадков и речных вод, а в некоторых случаях за счет поступления напорных вод из нижележащих горизонтов. Вследствие неглубокого залегания и отсутствия водоупорных покрытий грунтовые воды могут легко подвергаться загрязнению. Условия залегания этих вод очень разнообразны.

Напорные воды заключены между водонепроницаемыми слоями. В буровой скважине, вскрывшей напорный водоносный горизонт, вода поднимается выше кровли этого горизонта. Если напорный (пьезометрический) уровень расположен над поверхностью земли, то скважина фонтанирует. Поэтому для получения самоизливающейся воды скважины необходимо бурить на участках с пониженным рельефом.

Проницаемый пласт, ограниченный двумя водоупорами, может не быть заполнен водой. При этом образуются полунапор- ные или безнапорные межпластовые воды. Напорные воды зачастую называют артезианскими независимо от того, изливаются эти воды на поверхность или нет.

Водоносный горизонт является напорным, если он имеет область питания, расположенную на более высоких отметках, чем водоупорная кровля этого горизонта.

При откачке воды из скважины вокруг нее образуется де- прессионная воронка. В безнапорных водах эта воронка отражает понижение уровня воды вокруг скважины и осушение части водоносного горизонта. В напорном горизонте образуется депрессия пьезометрической поверхности — снижение давления в определенной зоне вокруг скважины.

Артезианские воды залегают обычно на более или менее значительной глубине. От поверхности они изолированы водоупорными слоями и поэтому менее подвержены загрязнению, чем грунтовые воды. Оценивая возможность использования подземных вод, определяют их естественные и эксплуатационные запасы. Под естественными запасами подземных вод подразумевается количество подземных вод, находящихся в водоносных породах, не нарушенных эксплуатацией водозаборных сооружений; под эксплуатационными — их расход, который может быть получен на месторождении с помощью рациональных в технико-экономическом отношении водозаборных сооружений при заданном режиме эксплуатации и при качестве воды, удовлетворяющем требованиям потребителей в течение расчетного срока водопотребления. Они составляют часть естественных запасов.

Эксплуатационные запасы подземных вод при проектировании водозаборных сооружений подсчитывают по результатам проведенных на месторождении детальных гидрогеологических работ. При эксплуатации водоносного горизонта нарушаются естественный режим и баланс подземных вод, вследствие чего в области отбора воды возникает зона пониженного давления, и таким образом создаются благоприятные условия для вовлечения в данный эксплуатируемый водоносный горизонт дополнительных ресурсов: переток воды из смежных водоносных пластов, разделенных слабопроницаемыми слоями; инфильтрация атмосферных осадков; фильтрация из поверхностных водотоков и водоемов; искусственное регулирование режима подземных вод и др. В зависимости от степени разведанности эксплуатационных запасов, сложности гидрогеологических и гидрохимических условий, однородности фильтрационных свойств водовмещающих пород устанавливают категорию подземных вод.