Материал: Общая гидрогеология Кирюхин В.А..docx101

пробная откачка эрлифтом продолжительностью три смены для очистки скважины от шлама и глинистого раствора;

восстановление уровня воды после пробной откачки в те­чение двух смен;

опытная откачка эрлифтом* при максимально возможном понижении продолжительностью девять смен, что достаточно для объективной характеристики водообильности скважины и достовер­ного определения гидрогеологических параметров;

• восстановление уровня воды после опытной откачки в те­чение шести смен;

• откачка погружным насосом* с приводом от переносной электростанции продолжительностью три смены специально для отбора проб воды на химический и радиологический анализы в со­ответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 [40].

Опробование водоносных горизонтов при съемке обычно производится пробными откачками с одним понижением уровня продолжительностью до 3-6 смен. Каждый водоносный горизонт должен быть охарактеризован не менее чем пятью откачками. Для наиболее важных в практическом отношении водоносных горизон­тов практикуют единичные опытные откачки. Все откачки сопрово­ждаются отбором проб воды на химический анализ. По данным от­качек определяются коэффициенты фильтрации и водопроводи- мость пород.

Наблюдения за режимом подземных вод при производстве гидрогеологической съемки имеют целью установление общих за­кономерностей изменения во времени уровня, температуры, деби­та, химического состава подземных вод в зависимости от воздейст­вия различных природных факторов (климатических, гидрологиче­ских, геоморфологических, геологических, гидрогеологических и др.) и в результате хозяйственной деятельности человека. Кроме того, результаты режимных наблюдений позволяют установить некоторые гидродинамические параметры пород. Продолжитель­ность режимных наблюдений зависит от длительности проведения съемочных работ и обычно ограничивается одним-двумя годами. Поэтому режимные наблюдения дают лишь предварительные представления о режиме, балансе и условиях формирования под­земных вод и о режимной сети, необходимой для проведения ста­ционарных наблюдений.

Содержание режимных наблюдений обусловливается степе­нью изученности режима подземных вод и целевой направленно­стью гидрогеологической съемки. Например, при проведении общей

гидрогеологической съемки изучается преимущественно режим пер­вого от поверхности водоносного горизонта. Более сложные задачи ставятся перед режимными наблюдениями при проведении специ­альных съемок: изучение режима нескольких водоносных горизон­тов (в том числе и глубокозалегающих), их взаимосвязи между со­бой и с поверхностными водами, изменения содержания бальнеоло­гически ценного компонента в течение года и т.д.

Результаты режимных исследований оформляются в виде комплекса документов:

• годовые таблицы и графики данных наблюдений по каждой наблюдательной точке за уровнем, дебитом, температурой и хими­ческим составом подземных и поверхностных вод;

таблицы метеорологических наблюдений;

карты гидроизогипс или глубин залегания грунтовых вод на определенный период;

гидрохимические карты на характерные периоды года с данными о минерализации и содержании отдельных компонентов;

гидрогеологические профили.

Наиболее полный материал о режиме подземных вод может быть получен по результатам многолетних наблюдений на балансо­вых площадках или в скважинах, входящих в стационарную режим­ную сеть. Такая сеть наблюдательных пунктов в каждом регионе входит в систему Государственного мониторинга состояния недр (ГМСН), которая, напомним, представляет собой систему регуляр­ных наблюдений, сбора, накопления, обработки и анализа информа­ции, оценки состояния геологической среды и прогноза ее измене­ний под влиянием естественных природных факторов, недропользо­вания и других видов хозяйственной деятельности.

Геофизические работы. С помощью геофизических работ решают следующие задачи:

• изучение гидрогеологической стратификации разреза (в том числе и не вскрытого бурением);

• оценка вещественного состава и фильтрационных свойств пород, слагающих зону аэрации, водоносные горизонты и водоупоры;

• картирование разрывных дислокаций, зон трещиноватости, подземных карстовых полостей;

• выявление погребенных долин;

• картирование грунтовых вод с различной минерализацией;

определение глубины залегания грунтовых вод в песчано­галечных отложениях;

установление направления и скорости движения подзем­ных вод;

исследование мерзлых пород, их мощности, расположения сквозных и несквозных таликов, залежей подземного льда;

выявление связи наледей с зонами разломов и разгрузки подземных вод.

Для гидрогеологической съемки наиболее пригодны такие методы электроразведки, как вертикальное электрическое зондиро­вание, дипольное электрическое зондирование, симметричное элек­тропрофилирование, дипольное электромагнитное профилирование. Из сейсморазведочных методов наибольший эффект дает метод пре­ломленных волн. В ряде случаев применяются отдельные методы магнито- и гравиразведки.

Для проверки результатов геофизических работ проводится бурение и опробование скважин.

Геофизическое исследование скважин проводится с целью уточнения геологического разреза, выделения зон водопритоков и пр. и представляет собой комплекс геофизических работ: электрокаротаж, гамма-каротаж, резистивиметрия, кавернометрия, расходометрия.

Составление гидрогеологических карт. По результатам гид­рогеологической съемки и обработки фондовых и литературных мате­риалов составляются гидрогеологические карты. Их делят на обзорные (мельче 1:2 500 ООО), мелкомасштабные (1:500 000-1:1 000 000), среднемасштабные (1 : 100 000-1:200 000), крупномасштабные (1:50 000 и крупнее). Обзорные карты должны давать представле­ние о гидрогеологических условиях крупных регионов и всей терри­тории Российской Федерации или земного шара в целом. Их цель - отражать основные закономерности распространения подземных вод и изменения их отдельных характеристик. Мелкомасштабные карты отражают гидрогеологические условия больших территорий и пока­зывают распространение основных водоносных подразделений, их главные характеристики, особенности формирования подземных

вод. На среднемасштабных картах (рис.74) показывают гидрогеоло­гические условия отдельных районов (как правило, в пределах лис­тов международной разграфки - Государственные гидрогеологиче­ские карты). Целью этих карт является как изображение общих гид­рогеологических условий, так и оценка возможностей практического использования подземных вод, техногенных изменений гидрогеоло­гических условий и выбора первоочередных участков для дальней­шего их изучения.

Крупномасштабные карты составляют для небольших по площади районов, где намечается хозяйственное освоение террито­рии. Степень детальности этих карт позволяет решать практические гидрогеологические задачи, служить основой для постановки более детальных исследований. В зависимости от поставленных целей карты содержат весьма полные сведения о гидрогеологических ус­ловиях участка, где проектируется шахтное, карьерное, гидротехни­ческое или другое строительство или для которого решаются кон­кретные специальные задачи (выбор участка водозабора, мелиора­ция земель, оценка оруденения и др.).

По целевому назначению и содержанию различают гидро­геологические карты общие, дающие полную характеристику общих гидрогеологических условий территории и специальные, предназна­ченные для решения какой-либо узкой, предварительно поставлен­ной перед исследователем задачи (водоснабжение района, орошение земельного массива, гидрогеохимические поиски полезного иско­паемого и др.). Общие карты с максимальной полнотой, опреде­ляющейся масштабом, отражают все основные гидрогеологические элементы. На специальных картах показывают отдельные элементы или стороны гидрогеологических условий. В особую группу вклю­чают карты гидрогеологического районирования, которые могут быть как общими (например, при структурно-гидрогеологическом районировании), так и специальными (например, при районирова­нии для каких-либо целей: водоснабжения, мелиорации и др.).

Наряду с картами, отражающими современную гидрогеоло­гическую обстановку, могут составляться карты палеогидрогеологи- ческие и карты прогноза гидрогеологических условий, которые по своему содержанию также могут быть общими и специальными.

Общие гидрогеологические карты среднего масштаба, со­ставляемые при государственной гидрогеологической съемке со­гласно разработанным легендам, должны содержать следующие дан­ные [27, 44, 45]:

• распространение гидрогеологических подразделений (во­доносных горизонтов, комплексов, зон, относительных водоупор­ных горизонтов и водоупоров) в соответствии с возрастом водо­вмещающих пород;

гидродинамические показатели (водопроводимость выде­ленных водоносных подразделений);

запасы подземных вод на разведанных участках;

показатели водообмена (гидроизогипсы и пьезоизогипсы, направление потока подземных вод, участки возможного самоизлива подземных вод, участки инфильтрации и инфлюации поверхностных вод, участки открытой и скрытой разгрузки подземных вод);

водопроявления (родники, колодцы скважины);

гидрохимические показатели (минерализация, химический и газовый состав) и температура подземных вод;

природные объекты и процессы (обводненные погребенные долины, болота);

техногенные объекты, воздействующие на гидрогеологиче­ские условия;

изменение природных условий под техногенным воздейст­вием (участки снижения уровня подземных вод под влиянием ин­тенсивной эксплуатации, увеличения минерализации подземных вод, химического загрязнения рек и пр.).

Вся перечисленная информация наносится на карту с помо­щью специально разработанной системы условных обозначений [27, 28]. Карта сопровождается легендой, гидрогеологическими разреза­ми, гидрогеологической колонкой и схемой взаимоотношения и во­доносности четвертичных отложений. Обязательными текстовыми приложениями к карте служат объяснительная записка и каталог (или реестр) опорных водопунктов.

Гидрогеологические разрезы строят на всю глубину карто­графирования. На них фиксируют площади распространения и лито- лого-петрографический состав гидрогеологических подразделений,

минерализацию, макро- и микрокомпонентный состав подземных вод, водопроводимость или коэффициент фильтрации, уровни безнапорных и напорных вод, участки загрязнения и т.д. Разрезы прилагаются к характеристике участков глубокого залегания под­земных вод.

Методика составления специальных гидрогеологических карт среднего и крупного масштабов зависит от их содержания и целевого назначения. Поскольку содержание специализированных карт разнообразно, единая методика их составления отсутствует. При составлении специализированных карт необходимо следовать основному правилу - цветной закраской выделяются главные гидро­геологические элементы. Последовательность применения других знаков выбирается с учетом наглядности изображения гидрогеоло­гических данных и степени их важности.

Среднемасштабные, крупномасштабные и детальные карты специального назначения составляют для выявления направленно­сти гидрогеологических процессов при решении конкретных инже­нерных задач: поиски и разведка подземных вод или других полез­ных ископаемых, мелиорация почв и осушение водоносных гори­зонтов, эколого-геологические задачи. В качестве примера назовем карты естественных ресурсов и эксплуатационных запасов подзем­ных вод, ожидаемых водопритоков, гидрогеохимических ореолов и потоков рассеяния, гидромелиоративного районирования, состояния подземных вод и др.

Для построения карг применяют компьютерные технологии, которые рассматривают как реализацию принципиально новой ме­тодологии картографирования [45], которая предусматривает ис­пользование новейших программно-технических средств в аналити­ческих, оценочных и прогностических подходах к отображению, обобщению и хранению информации, развитию функций карты как информационной системы.

Компьютерные технологии позволяют выполнять следую­щие операции:

• создание баз данных первичной фактографической и в различной мере обобщенной, в том числе и картографической, информации;

• корреляция геологических и гидрогеологических разрезов для формирования гидрогеологической колонки, создание матриц основных характеристик гидрогеологических подразделений;

• создание легенды, базы данных условных знаков и символов;

создание карт фактического материала;

вывод данных на совмещенную цифровую географическую (топографическую) и геологическую основу;

тематическая обработка данных;

построение карт в интерактивном (диалоговом) режиме;

создание тематических (атрибутивных) таблиц, сопровож­дающих карты с последующим преобразованием их при необходи­мости в экспликации к твердым копиям карт;

отображение полученных картографических материалов, а также изготовление твердой копий карт и сопровождающих карты материалов.

Компьютерное гидрогеологическое картографирование ото­бражает авторские представления о гидрогеологических условиях территории исследований с использованием современных про­граммно-технических средств и обеспечивает, во-первых, расшире­ние видов гидрогеологических карт с учетом возросшей роли ин­формации о гидрогеологических условиях, о свойствах подземных вод как источнике надежного водоснабжения и их динамике, гидро­геологических процессах в аспекте экологии территорий; во-вторых, обновление содержания гидрогеологических карт; в-третьих, изо­бражение послойно (объемно) гидрогеологической информации и, наконец, практически неограниченную детальность представления информации.

Состав и структура технологий гидрогеологического карто­графирования должны отражать разнообразие гидрогеологических карт: карт, предназначенных для специалистов-гидрогеологов и карт, которые должны удовлетворять широкий пользовательский спрос. К первой группе относятся гидрогеологические карты, со­ставляемые по листам номенклатуры международной разграфки, которые должны стать компонентом информационной системы гео­логических карт России, а также карты объектов поисково- разведочных и исследовательских работ, составляемые для отдель­

ных гидрогеологических тел, структур и регионов в масштабах, обу­словленных задачами изучения и освоения недр.

Применительно к сложности и специализации решаемых за­дач картографирования целесообразно использовать принцип мно­гопакетного программного обеспечения построения карт, привлекая функции различных программных средств, в том числе эффектив­ных зарубежных программных средств (ArcView, Arclnfo и др.) для создания оптимальных технологий картопостроения.

Окончательный вариант карты рассматривается на НТС ор­ганизации-исполнителя в установленном порядке с приглашением представителя заказчика.

Принятые НТС и подготовленные к изданию государствен­ные гидрогеологические карты, их цифровые модели и распечатки масштабов 1:200 ООО и 1:1 ООО ООО вместе с объяснительной запис­кой в формате редактора WinWord направляются на экспертизу в научный совет (ВСЕГИНГЕО, Минприроды РФ).

Объяснительная записка к гидрогеологической карте. Текст записки должен достаточно полно отражать физико-географи­ческие, геологические и гидрогеологические условия территории, но при этом необходимо уложиться в отведенный объем страниц (осо­бенно при подготовке карт к изданию). Объяснительная записка к издаваемым общим гидрогеологическим картам строится по сле­дующему плану [27, 43]:

Введение. Краткое географическое описание района, сведе­ния о промышленности, сельском хозяйстве; данные о рельефе, климате, гидрографии, растительности, почвах. История геологиче­ского, гидрогеологического, геофизического изучения территории. Сроки проведения, объемы работ, состав исполнителей.

Глава 1. Геологическое строение. Стратиграфия, тектони­ка, магматизм, история геологического развития района. Литоло­гический состав пород, пористость, трещиноватость, характер тектонических нарушений с точки зрения возможной их обвод­ненности. Материал главы является основой для выделения гид­рогеологических подразделений (водоносных горизонтов, водо- упоров и пр.), областей и участков питания и разгрузки подзем­ных вод.

Глава 2. Мерзлотные условия (обязательна для районов раз­вития многолетней мерзлоты). Распространение мерзлых пород по площади и в разрезе, степень прерывистости мерзлоты, льдистость пород. Наледи, талики и их гидрогеологическая роль.

Глава 3. Геоморфология. Развитые на территории генетиче­ские типы рельефа. Денудационные и террасовые поверхности, по­гребенные долины. Современные экзогенные процессы: выветрива­ние, карст, мерзлотные процессы. Роль человеческой деятельности в формировании рельефа.

Глава 4. Подземные воды. Обоснование принятой гидрогео­логической стратификации (выделение водоносных горизонтов и комплексов, водоупоров).

1. Гидрогеологические подразделения.