Файл: Шарапанов, Н. Н. Методика геофизических исследований при гидрогеологических съемках с целью мелиорации земель.pdf

Н. Н. ШАРАПАНОВ, Г. Я. ЧЕРНЯК, В. А. БАРОН

МЕТОДИКА

геофизических исследований

при гидрогеологических

съемках с целью

мелиорации земель

Под редакцией Г. Я. Черняка

Москва

«НЕДРА»

1974

УДК 550.83 : 556.3 + 627.1-624.131 (022)

игеолого-гидрогеологическими показателями рыхлых осадоч­ ных пород. Рассмотрены особенности геолого-гидрогеологи­ ческой интерпретации результатов полевых исследований. При­ ведены примеры использования методики в ряде районов СССР,

атакже пример подсчета экономической эффективности ком­ плексных геофизических исследований.

Книга! рассчитана на геофизиков, гидрогеологов и геологов

иможет служить методическим пособием при выполнении ими соответствующего вида съемок. Она может быть также полезна научным работникам, аспирантам и студентам вузов геофизи­

ческой и гидрогеологической специальностей. Табл. 32, ил. 39, список лит. — 54 иазв.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Советском Союзе намечена и претворяется в жизнь грандиозная программа работ по мелиорации засушливых земель.

Опыт показывает, что недостаточная гидрогеологическая и ин­ женерно-геологическая изученность территории будущего оро­ шения и обусловленная этим недооценка при проектировании мелиоративных мероприятий конкретных природных особенностей района часто приводит к засолению земель, резко снижающему эффективность мелиорации.

В связи с этим необходимым и решающим условием научно­ обоснованного проектирования и эксплуатации оросительных систем является тщательное и детальное изучение гидрогеологи­ ческой и инженерно-геологической обстановки на намеченной для мелиоративного освоения территории, осуществляемое при помощи специализированной гидрогеологической и инженерно­ геологической съемки масштаба 1 : 50 000.

Большое число задач, решаемых в процессе съемки, требует выполнения значительных объемов гидрогеологических и инже­ нерно-геологических (буровых, горных, опытно-фильтрацион­ ных, лабораторных и др.) работ, что, естественно, связано со значительными затратами времени и средств.

Одним из основных средств повышения экономической эффек­ тивности геологоразведочных работ при выполнении гидрогеоло­ гической и инженерно-геологической съемки является широкое использование современных геофизических методов исследования. Однако специфические особенности гидрогеологических и инже­ нерно-геологических съемок с целью мелиорации земель обусло­ вливают весьма жесткие и часто непривычные требования к мето­ дике геофизических исследований. Недооценка этих требований ведет к резкому снижению эффективности использования потен­ циальных возможностей методов разведочной геофизики и спо­ собствует лишь удорожанию съемочных работ без заметного сокращения сроков их выполнения и увеличения полезной информации.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидро­ геологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО) при непосред­ ственном участии авторов разработана и внедрена в ряде организаций эффективная методика комплексных геофизических исследований при гидромелиоративной съемке территорий, пер­

1. ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Специализированные гидрогеологические и инженерно-геологи­ ческие съемки территорий, подлежащих орошению, являются основой для обоснования технического проекта строительства мелиоративных систем. В связи с этим съемочные работы с целью мелиорации имеют ряд особенностей, по которым они отличаются от съемок общего назначения [28].

Для обоснования мелиоративных мероприятий необходимо тщательное изучение и детальное картирование строения, лито­ логического состава, водно-физических и особенно фильтрацион­ ных свойств вмещающих верхний ярус подземных вод пород. Глубинность исследований при этом ограничивается глубиной залегания первого регионального водоупора, разделяющего грун­ товые и напорные воды; в этом случае обязательно вскрытие первого горизонта напорных вод для определения величины напора и качества воды этого горизонта. Степень детальности изучения указанной толщи различна. Наиболее дифференциро­ ванного изучения требует 20—30-метровая толща пород, которая является зоной активного водо- и солеобмена под влиянием орошепия и дренирования. В этой толще с особой детальностью должно определяться содержание растворимых солей в интервале 0—5 м, в котором обычно размещаются собственно гидротехнические сооружения и где мелиоративный эффект должен быть макси­ мальным.

При проведении мелиоративных мероприятий на площади орошения неизбежно возникают и развиваются современные геодинамическне процессы. Прогнозная оценка этих процессов должна основываться также на материалах инженерно-геологи­ ческой съемки.

В результате съемки масштаба 1 : 50 000 должны быть соста­ влены следующие специализированные карты: ландшафтно­ индикационная, литологического состава и засоленности пород, глубины залегания, минерализации и химического состава под­ земных вод, гидродинамическая, гидрогеологического и инже­ нерно-геологического районирования. Перечисленные карты являются результатом решения в процессе съемочных работ

5

2)выяснение литологического состава и мощности водовмеща­ ющих пород и водоулоров;

3)изучение условий распространения постоянных и временных водоносных горизонтов до первого напорного горизонта включи­ тельно;

4)оценка общей минерализации и химического состава под­ земных вод, степени и характера, засоленности пород зоны

аэрации;

5)изучение взаимосвязи между напорными и грунтовыми водами;

6)расчет основных гидрогеологических параметров водоносных

горизонтов; 7) изучение водно-физических и физико-механических свойств

пород зоны аэрации.

В результате специализированной съемки с целью мелиорации земель должны быть с надлежащей детальностью в плане и по разрезу и с высокой степенью достоверности получены данные о геолого-гидрогеологических показателях. При использовании лишь методов и приемов гидрогеологических и инженерно-геоло­ гических исследований требуется проведение значительного объема буровых, горных, опытно-фильтрационных, лабораторных и других работ, что тем не менее не гарантирует точности опре­ деления отдельных гидрогеологических показателей геологи­ ческих тел.

Вследствие неоднородности горных пород и несовершенства методов их опробования случайные изменения коэффициента фильтрации или засоленности пород в небольших, казалось бы однородных, участках оказываются соизмеримыми с изменениями этих величин в пределах крупных геоморфологических структур. В связи с этим при дискретном опробовании горных пород практи­ чески не представляется возможным выявить закономерные изме­ нения гидрогеологических показателей в пространстве.

Для обоснованного картирования гидрогеологических пока­ зателей необходимо иметь непрерывную или близкую к непре­ рывной информацию об их изменении в пространстве, которая может быть получена в результате применения геофизических методов исследований для решения рассматриваемых задач.

РОЛЬ И МЕСТО ГЕОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИИ

ПРИ СЪЕМКАХ С ЦЕЛЬЮ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ

Для решения перечисленных выше задач съемки уже давно де­ лаются попытки применить более дешевые и мобильные геофизи­ ческие методы исследований. Однако большое число геолого­ гидрогеологических задач, решаемых при съемке, и многообразие

6

приемов и способов их решения обусловливают особые требования к методике геофизических исследований при включении их в общий комплекс съемочных работ [32].

Во-первых, решение одной-двух задач съемки при помощи разведочной геофизики оказывается экономически нецелесообраз­ ным, так как не позволяет существенно уменьшить объемы дорогих и трудоемких буровых, горных и опытных гидрогеологических работ, а ташке сократить общие сроки съемки.

Во-вторых, ни один из существующих полевых геофизических методов, использованный в отдельности, не позволяет с необхо­ димой однозначностью и точностью решить большинство из пере­ численных задач съемки. Лишь сочетание (комплекс) нескольких методов, каждый из которых дает сведения о самостоятельном и независящем от других геофизическом параметре, дает возмож­ ность разрешить проблему в целом.

В-третьих, при помощи геофизических методов должна быть получена количественная оценка гидрогеологических параметров и инженерно-геологических показателей горных пород и слага­ емых ими комплексов. При этом требования к разрешающей спо­ собности полевых методов инженерно-гидрогеологической гео­

тажа буровых скважин.

Кроме того, при включении того или иного геофизического метода в комплекс следует учитывать ряд факторов: его физи­ ческие основы, степень разработанности и экономические показа­ тели (производительность, стоимость аппаратуры и т. п.). Необходимо также, чтобы существовали эффективные способы геолого-гидрогеологической интерпретации геофизических мате­ риалов. Должны быть найдены методические приемы и организа­ ционные принципы рационального комплексирования геофизи­ ческих исследований с другими методами съемки.

Иными словами, необходимо подобрать такой комплекс гео­ физических методов и так сочетать их с другими методами гидро­ геологических и инженерно-геологических изысканий, чтобы при сохранении точности и достоверности результатов исследований и без потери информации с площади съемки сократить сроки выполнения съемочных работ и снизить соответствующие мате­ риальные и трудовые затраты.

Существо и актуальность комплксирования различных мето­ дов исследований хорошо выражены Л. Б. Слихтером [54].

Рациональность излагаемой ниже методики геофизических исследований состоит в том, что ее практическое применение позволяет существенно улучшить технико-экономические пока­ затели съемочных работ и повысить их геологическую информа­ тивность и достоверность.

7