Анализ методов оценки запасов подземных вод на примере Никитинского месторождения (Кузбасс)

Abstract

Актуальность темы исследования. Подземные воды Кузнецкого угольного бассейна играют исключительно важную роль в хозяйственной деятельности. Они широко используются для водоснабжения промышленных центров и населенных пунктов, определяя размещение производительных сил Кемеровской области, имеют огромное значение при разработке угольных, рудных и других месторождений полезных ископаемых. Обоснование технологических схем рационального водоснабжения промышленных районов Кузбасса является в настоящее время одной из весьма актуальных проблем. Водный баланс территории испытывает существенное влияние техногенной составляющей, связанной с перераспределением водных ресурсов под влиянием водоотлива на угольных предприятиях и работы водозаборов питьевого и технического водоснабжения. В сложных гидрогеологических условиях среди существующих методов подсчета запасов подземных вод, приоритет остаётся за применением для этих целей численного гидродинамического моделирования. Цель исследования: разработка численной модели области фильтрации на водозаборном участке с целью обоснования эксплуатационных характеристик эксплуатационных скважин на основе материалов геологоразведочных работ на подземные воды и оценки балансовых характеристик фильтрационного потока в нарушенных гидродинамических условиях под влиянием внешних граничных условий. Задачи исследования: воспроизвести на численной модели структуру фильтрационного потока в естественных условиях эксплуатационного водоносного горизонта. оценить распределение напоров и расходов фильтрационного потока под влиянием работы эксплуатационных скважин с проектной суммарной производительностью 1500 м2/сут на конец расчетного периода (25 лет). Методика исследования: основным методом оценки балансовых характеристик фильтрационного потока в естественных и нарушенных условиях является гидродинамическое моделирование с использованием решающего модуля MODFLOW, реализующего алгоритм численного решения дифференциального уравнения нестационарной плановой фильтрации по методу конечных разностей. В качестве вспомогательных средств предварительной подготовки исходных данных для разработки модели водозаборного участка применялись программные комплексы Surfer и AutoCad. Результаты исследования: разработана численная гидродинамическая модель водозаборного участка, учитывающая режим работы взаимодействующих водозаборных скважин и сложный характер граничных условий участка, что позволило уточнить расчётную схему, принятую ранее при подсчёте запасов подземных вод. По результатам прогнозного гидродинамического моделирования установлено, что величина понижения уровня в скважинах не достигает абсолютных отметок уровня в реке Ур. Между рекой и скважинами образуется локальный водораздел, который при длительной эксплуатации водозабора может быть смещен в сторону реки и вносит уточнение в конфигурацию зон санитарной охраны водозабора.