Балансовые методы

где t — время эксплуатации водозабора; α₁, α₂, α₃, α₄ — коэффициенты использования запасов и ресурсов соответственно.

Как следует из последнего уравнения, эксплуатационные запасы вод могут быть обеспечены источниками формирования или на определенный период эксплуатации, или на неограниченное время.

Искусственные запасы и ресурсы подземных вод в настоящее время могут иметь значение в достаточно ограниченных случаях.

Естественные ресурсы представляют собой обеспеченное пита­нием поступление воды в горизонт в годовом разрезе. В естественных условиях их расходование осуществляется посредством стока в по­верхностные водотоки и водоемы, родникового стока, испарения и транспирации растительностью, перетекания в другие горизонты. При отборе подземных вод может произойти уменьшение или полное прекращение их разгрузки и все естественные ресурсы будут направлены на формирование эксплуатационных запасов.

Привлекаемые ресурсы образуются в процессе эксплуатации бла­годаря усилению питания подземных вод из поверхностных водо­токов и водоемов (привлечение транзитного поверхностного стока), а также усиления перетекания вод из смежных водоносных гори­зонтов.

Эксплуатационные запасы подземных вод можно считать обес­печенными на неограниченно долгий срок, если они не превышают естественных ресурсов подземных вод и в большинстве случаев — привлекаемых ресурсов, когда они формируются за счет транзитного поверхностного стока или естественных ресурсов других горизонтов. Если привлекаемые ресурсы образуются за счет сработки естест­венных запасов подземных вод смежного горизонта, эксплуатаци­онные запасы обеспечены на ограниченный период времени. Струк­тура эксплуатационных запасов определяется гидрогеологической и гидрологической обстановкой, характерной для каждого типа месторождения. Эксплуатация месторождения вод всегда сопрово­ждается изменениями условий водообмена, изменением качества вод, изменением физико-химического режима вод в системе воды- порода (А.А. Карцев, 2001).

Сложность применения балансового метода нередко обусловлена практической невозможностью определить по балансовому урав­нению коэффициенты использования естественных запасов и ре­сурсов подземных вод, а также объем привлекаемых ресурсов. Ба­лансовый метод может дать лишь среднее для рассматриваемого района изменение уровня подземных вод, а не понижение уровня в водозаборных скважинах. Строго говоря, балансовые методы могут применяться только для определенного балансового района, если установлены его границы. В некоторых случаях контуры балансового района практически совпадают с границами распространения водо­носного горизонта. Такими условиями характеризуются артезиан­ские бассейны горно-складчатых областей, конусы выноса, а для районов распространения трещиноватых и закарстованных пород — ограниченные структуры (Центральный Казахстан, Урал и др.) и не­большие водосборные бассейны, в пределах которых происходят питание и полная разгрузка подземных вод (Предкарпатье, район Силурийского плато и т.д.). Тогда балансовым методом можно опре­делить обеспеченность эксплуатационных запасов, а для ограни­ченных закрытых структур, сложенных интенсивно закарстованными и трещиноватыми породами может быть рассчитано также понижение уровня в водозаборных скважинах. Это объясняется тем, что в ограниченных структурах с большой водопроводимостью водовмешающих пород формируются понижения уровня, мало изменяющиеся на всей площади структуры. Так, для структур радиусом несколько километров и допустимым понижением уровня несколько десятков метров уже при отношении расхода потока Q к его водопроводимости km Q/km < 10 c погрешностью не более 10%, можно пре­небречь сопротивлением за счет водопроводимости и считать пони­жение одинаковым по всей площади структуры.

В горно-складчатых районах с расчлененным рельефом обычно широко развиты родники. Поэтому в таких районах, особенно при наличии мощных родников, подземные воды могут эксплуатиро­ваться путем их непосредственного каптирования. Эксплуатационные запасы подземных вод должны оцениваться по данным ста­ционарных наблюдений за режимом родников. Достоверность оценки запасов зависит от длительности периода наблюдений за рас­ходом того или иного родника.

По длительности периода наблюдений выделяют: 1) многолетний (не менее 3 лет) цикл систематических наблюдений; 2) одно-двухгодичный цикл систематических наблюдений; 3) разовые несистема­тические измерения расхода родника; 4) однократное определение расхода родника.

В соответствии с этим эксплуатационные запасы подземных вод оценениваются по категориям А, В, С₁ и С₂. Под эксплуатационными запасами родника понимается его минимальный средний за 30-суточный период расход года 95%-й обеспеченности. На период оценки по каждому роднику могут быть выделены запасы только одной категории. Расход родника, соответствующий его эксплуата­ционным запасам, в зависимости от цикла наблюдений определяется либо прямым путем для категорий А и В, либо по связи с родниками- аналогами, где цикл наблюдений более длительный (для кате­гории С₁).