Материал: экзамен гг

46.Маршрутные наблюдения при гидрогеологическом картировании

Экологические исследования могут выполняться в процессе

гидрогеологической съемки, если на изучаемой территории она

не проводилась более 10 лет.

Гидрогеологическая съемка – это маршрутные наблюдения с

документацией естественных выходов подземных вод, буровые и

горнопроходческие работы, опытно-инфильтрационные исследо-

вания, наблюдения за режимом подземных вод и лабораторные

исследования.

Во время маршрутных наблюдений выявляются гидрогеоло-

гические объекты, изучается степень и характер водоносности

горных пород, распространение, питание и разгрузка подземных

вод, их режим и взаимосвязь с поверхностными водами; оцени-

ваются физические свойства, химический состав и качество вод,

их влияние на развитие геологических процессов, на горные по-

роды и т. д. Объектами визуальных наблюдений служат родники,

источники, участки просачивания, поверхностные водотоки, ко-

лодцы, скважины, горные выработки, водовмещающие и водо-

упорные породы и их свойства.

В процессе съемки происходит обследование и опробование

водопунктов.

В полевом дневнике записывается номер источника, его ме-

стоположение, формы и размеры выхода, прозрачность, цвет, за-

пах, вкус, температура, наличие газов и минеральных образова-

ний, радиоактивность, его приуроченность к определенному во-

доносному горизонту, геолого-литологическая характеристика

горизонта, режим и использование вод источника. В районах раз-

вития мерзлых пород оценивается связь источников с таликами.

Наблюдения за режимом подземных вод позволяет устано-

вить во времени общие закономерности изменения режима

(уровня, температуры, дебита, химического состава и др.) в ре-

зультате хозяйственной деятельности человека.

В процессе самостоятельных геоэкологических исследова-

ний изучаются изменения свойств и состояния подземных вод,

происходящие в результате техногенного загрязнения.

Они включают:

1. определение участков и источников загрязнения;

2. оценку защищенности подземных вод от загрязнения;

3. изучение влияния техногенных нарушений подземной гидросферы

4. на поверхностный сток, растительность, деградацию мерзлоты, эк-

5. зогенные геологические процессы и т. д.;

6. выявление истощения подземных вод.

47.Задачи и методы площадных геофизических исследований для гидрогеологических целей

Применение геофизических методов, как известно, основано на использовании естественных или искусственно создаваемых физических полей: магнитного и гравитационного полей Земли (магниторазведка и гравиразведка), естественных или искусственно создаваемых электромагнитных полей (электроразведка), полей упругих колебаний (сейсморазведка), термических полей (термометрия), полей ореолов рассеяния отдельных элементов (радиометрические и ядерно-физические методы). Изучение этих полей, выявление и интерпретация геофизических аномалий, предопределяемых особенностями геологического строения и гидрогеологических условий изучаемых объектов, как раз и являются той основой, на которой зиждется применение геофизических методов исследований в гидрогеологии..

Геофизические исследования в скважинах проводятся практически на всех стадиях изучения подземных вод, но преобладают на стадиях предварительной и детальной разведки и заключаются главным образом в осуществлении различных видов каротажных работ. Они используются для изучения и количественной оценки разреза скважин и обеспечивают наземные геофизические исследования основой для геологической привязки получаемых результатов, а также параметрическими значениями физических свойств горных пород (для интерпретации результатов). В свою очередь наземные геофизические исследования обеспечивают обоснованную экстраполяцию гидрогеологических по

В зависимости от условий применения выделяют наземные геофизические исследования (полевая геофизика) и геофизические исследования в скважинах (буровая геофизика). Наземные геофизические исследования (электроразведка, сейсморазведка, магниторазведка, гравиразведка и др.) имеют в основном площадной характер и используются главным образом при проведении поисково-съемочных работ и изучении гидрогеологических условий месторождений подземных вод с поверхности казателей, выявляемых в результате каротажа скважин

Наземные геофизические методы.Наибольшее распространение в практике гидрогеологических исследований получили методы электроразведки, основанные на изучении естественных и искусственно создаваемых переменных и постоянных электромагнитных полей, (среди многочисленных методов электроразведки наиболее эффективными для решения гидрогеологических задач являются те, которые основаны на изучении полей постоянного тока: вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), электрическое профилирование (ЭП) и метод вызванной поляризации (ВП).

Методы ВЭЗ и ЭП позволяют на основе определения кажущегося сопротивления среды судить о литолого-петрографическом составе пород, их влажности, величине минерализации подземных вод, водно-физических свойствах пород, степени их трещиноватости и т. п. Количественная интерпретация данных ВЭЗ и ЭП осуществляется с помощью теоретически рассчитанных полеток, эмпирических зависимостей и корреляционных связей между измеряемыми геофизическими и определяемыми гидрогеологическими параметрами и другими способами (5, 7). На рис. 4 показаны результаты решения гидрогеологической задачи методом ВЭЗ.

Основными гидрогеологическими задачами, при решении которых эффективно использование ВЭЗ и ЭП, являются:

1) изучение глубины залегания кровли опорного электрического горизонта, который на разных участках может быть представлен водоупорными или хорошо фильтрующими образованиями — кристаллическими породами фундамента, дочетвертичными породами, перекрытыми чехлом наносов и т. п.;

2) определение глубины залегания и мощности горизонтов различных горных пород, слагающих геологический разрез, в том числе водоносных и водоупорных;

3) картирование и изучение тектонических нарушений и обводненных зон повышенной трещиноватости;

4) изучение литологических особенностей горных пород разреза;

5) определение минерализации подземных вод и засоленности почв и пород;

6) выделение участков, однородных по геологическому строению (районирование по удельному сопротивлению горных пород);

7) выявление водоупорных или, наоборот, хорошо фильтрующих горизонтов горных пород среди покровных образований;

8) определение глубины распространения открытой' трещиноватости пород и мощности коры выветривания и др.

Метод вызванной поляризации (ВП) целесообразно использовать для решения следующих задач:

1) изучения глубины залегания и мощности водоносных и водоупорных горизонтов;

2) оценки общей минерализации подземных вод и засоленности пород зоны аэрации;

3) изучения проницаемости первого от поверхности водоносного горизонта и обоснования экстраполяции данных опытно-фильтрационных работ;

4) определения литологических особенностей пород и литологического расчленения разреза песчано-глинистых отложений, особенно в условиях распространения пестрой минерализации подземных вод.

Возможности использования метода ВП для решения гидрогеологических задач в процессе поисково-съемочных и. разведочных работ существенно расширяются при комплексировании его с другими видами геофизических исследований (5, 11). Глубинность исследований методом ВП не превышает 100 м.

Гравиразведка, основанная на изучении естественного поля силы тяжести, позволяет судить о распределении в земной коре масс различной плотности и, следовательно, р геолого-тектоническом строении изучаемой площади. В соответствии с этим гравиразведка широко применяется при тектоническом районировании, при решении структурно-геологических задач и при поисково-разведочных работах на различные полезные ископаемые.

В гидрогеологии гравиразведка может использоваться при решении следующих задач:

1) гидрогеологическом районировании территорий и картировании складчатых структур;

2) изучении литолого-петрографического состава и плотности пород разреза;

3) изучении морфологии кровли кристаллических, пород фундаментов, являющихся основанием для артезианских бассейнов, и глубины ее залегания;

4) выявлении карста, погребенных речных долин и зон повышенной трещиноватости;

5) изучении структурных особенностей площадей, сложенных карбонатными и другими образованиями.

Магниторазведка основана на изучении особенностей геомагнитного поля, обусловленных неодинаковой намагниченностью горных пород. Применение магниторазведки в гидрогеологических целях основано на том обстоятельстве, что многие горные породы, характеризующиеся хорошими водными свойствами, обладают очень низкими магнитными свойствами. Это, прежде всего породы осадочного комплекса — пески, песчаники, известняки, доломиты и др., которые по магнитной восприимчивости заметно отличаются от изверженных образований.

Магниторазведка обычно применяется для решения следующих задач:

1) изучения геолого-тектонического строения районов, закрытых молодыми осадочными отложениями;

2) определения мощности отложений платформенного чехла и глубины залегания кристаллического фундамента;

3) изучения состава пород фундамента;

4) выявления тектонических нарушений, сбросов, даек, жил и других структурных элементов;

5) изучения основных направлений трещиноватости и карстовых проявлений.

Геофизические исследования в скважинах. Скважинные методы геофизических исследований (каротаж) являются обязательной составной частью гидрогеологических исследований и должны проводиться во всех скважинах. Они основаны на изучении тех же физических полей, что и наземные геофизические методы, с учетом влияния различных искусственных процессов и факторов, которые имеют место или могут быть вызваны при бурении скважин (взаимодействие бурового раствора с породами и подземными водами, гидравлическое возбуждение пласта, индикация подземных вод и т. п.).

Наибольшее применение в практике исследований гидрогеологических скважин имеют методы электрокаротажа (метод кажущегося сопротивления — КС, естественных потенциалов — ПС, боковых каротажных зондирований — БКЗ, резистивиметрия — РК), радиоактивного каротажа (гамма-каротаж — ГК, нейтронный гамма-каротаж— НГК, каротаж по методу изотопов—МИ, гамма-гамма-каротаж — ГГК), расходометрического и термометрического каротажей.

Применение указанного комплекса каротажных работ обеспечивает решение широкого круга вопросов, в том числе:

1) изучение геологического строения разрезов и детальное расчленение по литологическим особенностям пород;

2) выделение водоносных и водоупорных пластов и зон с определением их мощности;

3) оценка емкостных и фильтрационных свойств водоносных пород (пористости, пустотности, влажности, коэффициентов фильтрации и водопроводимости, статических напоров, скоростей фильтрации, действительных скоростей движения подземных вод);

4) изучение степени взаимосвязи водоносных пластов и зон;

5) оценка общей минерализации и температуры подземных вод.

Помимо этого комплекс каротажных работ проводится для оценки и контроля технического состояния гидрогеологических скважин и их соответствующей технологической подготовки (резистивиметрия, расходометрия, кавернометрия, гамма-каротаж, инклинометрия, фотокаротаж, дефектометрия, прострелочные работы и торпедирование)

Классификация геофизических исследований скважин осуществляется по виду изучаемых полей. На сегодняшний день известно более 50 различных методов. Они имеют существенные различия между собой и применяются в зависимости от определенного типа проведения работ.

.48 Буровые и горнопроходческие работы в составе гидрогеологических исследований.

Буровые и горнопроходческие работы являются важнейшей час­тью инженерно-геологических и гидрогеологических исследований. С помощью буровых скважин и горных выработок (шурфов, што­лен и др.) выясняют геологическое строение и гидрогеологические условия строительной площадки на необходимую глубину, отбира­ют пробы грунтов и подземных вод, проводят опытные работы и стационарные наблюдения.

Бурение скважин является основным видом разведочных работ при инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях.

49.Геофизические исследования гидрогеологических скважин.

Геофизические методы дают результаты, пригодные для ориентировочных оценок фильтрационных свойств и гидрогеологического расчленения изучаемого разреза. Их применяют также для определения направления и скорости движения подземных вод (индикаторные и другие методы). Для повышения надежности определения гидрогеологических параметров и экономической эффективности исследований целесообразно применять комплекс различных методов с учетом их специфики, характера и требований решаемых задач, конкретных условий изучаемого объекта и других факторов.

Основные виды геофизических исследований включают следующие методы:

• электрические;

• ядерные;

• термические;

• сейсмоакустические;

• магнитные.

В основном ГИС представляют собой каротажи различного рода. Это значит, что прослеживание за изменением необходимых величин осуществляется посредством спускаемого на электрокабеле специального прибора, который снабжается соответствующей аппаратурой.

Геофизические методы исследования скважин необходимы непосредственно для нахождения физической и гидрогеологической характеристик продуктивной толщи.

Характеристики толщи определяют следующими способами:

• электрическим каротажем;

• кавернометрией;

• расходометрией;

• термометрией и т.д.

Сравнение получаемых результатов комплексного исследования позволяет составить полную характеристику углеводородного горизонта.

50.Основные виды полевых опытно-фильтрационных работ

Чаще всего в гидрогеологической практике для определения параметров проводят опытно-фильтрационные работы (откачку, налив, нагнетание, экспресс-опробование). Достаточно надежные значения гидрогеологических параметров могут быть получены по данным режимных наблюдений и моделирования, однако в этих случаях необходимы сведения об изменении уровней и расходов потока по сети наблюдательных точек (скважин, створов, постов).

Лабораторные методы определения фильтрационных свойств применяют для массовых ориентировочных оценок на начальных этапах исследований. Воду фильтруют через отобранные образцы горных пород при помощи специальных фильтрационных приборов. Применяют также эмпирические методы определения фильтрационных свойств, основанные на учете связи этих свойств с различными показателями горных пород (гранулометрическим составом, пористостью и др.), определяемыми в лабораторных условиях.

Основным видом опытно-фильтрационных работ являются опытные откачки. Их почти всегда применяют при опробовании водоносных пород, особенно при проведении изысканий для целей водоснабжения, осушения и дренажа. В зависимости от назначения откачки подразделяют на пробные, опытные и опытно-эксплуатационные, различающиеся продолжительностью проведения и конструкцией опытного куста скважин, состоящего из центральной и наблюдательных скважин.

Пробные откачки. Их применяют чаще всего на первых этапах поисково-разведочных работ. Пробные откачки производят практически из всех скважин, пробуренных в процессе гидрогеологических исследований. На стадии поисковых работ основной целью пробных откачек являются получение сравнительной характеристики фильтрационных свойств и водообильности пласта на отдельных участках распространения водоносного горизонта, ориентировочная оценка качества подземных вод и установление их свободной или пьезометрической поверхности.

На стадиях предварительной и детальной разведки пробные откачки производят из всех разведочных и разведочно-эксплуатационных скважин для предварительного определения их возможной производительности, как правило, на одну ступень понижения уровня в течение не более 1,5 сут. Понижение уровня измеряют от статического уровня подземных вод до сниженного в результате откачки. Ступенью называют величину понижения уровня воды при заданном дебите скважины.

Опытные откачки. Они являются основным видом фильтрационных исследований на стадиях предварительной и детальной разведки. Опытные откачки подразделяются на одиночные (при отсутствии наблюдательных скважин) и кустовые (при их наличии).

Одиночные опытные откачки производят в процессе разведки из разведочных и разведочно-эксплуатационных скважин для определения коэффициента фильтрации и зависимости дебита скважины от понижения уровня: Q=f(s). Их ведут на две ступени понижения уровня при зернистых водоносных горизонтах и на две- три ступени — при трещиноватых породах. Продолжительность откачки определяется временем стабилизации понижения уровня на каждой из ступеней и может составлять 10 сут и более.

Кустовые опытные откачки применяют на стадиях предварительной и детальной разведки для определения расчетных гидрогеологических параметров, изучения и оценки граничных условий пласта и опытного определения понижения уровня. Они обеспечивают более надежное определение гидрогеологических параметров, чем одиночные откачки. Количество наблюдательных скважин, их расположение и продолжительность кустовой откачки определяют в каждом конкретном случае с учетом гидрогеологических особенностей объекта изучения, назначения откачки и других факторов.

Если откачка из одной скважины (центральной) обеспечивает ощутимое понижение уровня в наблюдательных скважинах (из-за высокой водообильности и водопроводимости изучаемого горизонта), то производят опытную групповую откачку из нескольких скважин, являющуюся разновидностью кустовой откачки. Кустовые откачки выполняют обычно на одну ступень понижения уровня, продолжительность их — не менее трех суток.

Опытно-эксплуатационные откачки. Их производят из одной или нескольких скважин только на стадии детальной разведки в сложных гидрогеологических условиях, чтобы определить возможную производительность водозабора или установить закономерности изменения уровней при его эксплуатации, а также возможное изменение состава подземных вод.

Откачки ведут в самое неблагоприятное по условиям питания подземных вод время (меженный период) с дебитом, близким к проектному водоотбору, в течение 1—3 мес, а иногда и дольше. Их данные принимают за основу при прогнозах условий работы водозаборных и дренажных сооружений.