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

гидрогеологических процессов, протекающих в зоне аэрации,, оценить эффективность полива с точки зрения рассоления почв

лого-гидрогеологическую интерпретацию результатов работ методом ВЭЗ ВП.

Другим приемом качественной интерпретации является по-

ция их в соответствующие геолого-гидрогеологические карты. В определенных геолого-гидрогеологических условиях вели­ чины рк, А к и А£ на отдельных разносах характеризуются каким-

94

либо гидрогеологическим показателем парод, Так* например* при анализе материалов наших рабе? в Чуйекой долине выясни-

.яоеь, что величина рк на разное© i M = 4,5 м находится в тесной корреляционной зависимости от етенени заселенности верхнего (метрового) горизонта пород, что объясняется постоянством лмто- я о ш е ш го состава н влаж неет данного слоя, В связи с этим карта рк в этом районе может быть легко трансформирована в карту засоленности пород верхнего (0—1 м) горизонта (рис. 23),

Еще одним примером качественней интерпретации является использование диаграмм РВИ для построения предварительных

S B s В г В

Р и с. 24 . Запись диаграммы Р В П .

а — средние суглинки; б — легкие суглинки; в — супеси; г —

легкие супеси н вески

карт литологического состава верхнего слоя ночвогрунтов в рай­ онах е отсутствием засоленности пород или слабой их засолен­ ностью. В этом случае по результатам рекогносцировочных работ, измерений на эталонных участках и на параметрических профилях с учетом геоботанических данных составляют обобщенную таблицу литолого-почвенного состава (в принятой градации) и уровней записи, в соответствии с которой производят разметку шкалы регистратора (ординаты диаграмм РВП).

Рисунок 24 иллюстрирует результаты дальнейшей качествен­ ной интерпретации диаграмм РВП, выполненной непосредственно в поле.

Таким образом, уже применение лишь качественной интерпре­ тации позволяет в большинстве случаев получить полную и достоверную информацию о геолого-гидрогеологических усло­ виях изучаемой площади. Это, в свою очередь, дает возможность более целенаправленно проводить полевые съемочные исследова-

95

ння и количественную геолого-гидрогеологическую интерпрета­ цию результатов работ, которая является ответственным этапом рассматриваемой методики.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Под количественной геолого-гидрогеологической интерпретацией результатов геофизических работ мы понимаем составление на

на использовании корреляционных эмпирических зависимостей между геофизическими параметрами и водно-физическими свой­ ствами пород. Количественная интерпретация результатов сейсморазведки достаточно разработана и изложена в литературе, поэтому не требует подробных пояснений. В то же время коли­ чественная интерпретация кривых ВЭЗ, и в особенности кривых ВЭЗ ВП, связана с трудностями, которые в основном вызваны геоэлектрическими условиями разреза площадей, подлежащих мелиорации.

Способы количественной интерпретации кривых рк опреде­ ляются в первую очередь геоэлектрическпм разрезом площади и необходимой степенью детальности расчленения разреза. Обще­ принят способ интерпретации с использованием альбомов теоре­ тических кривых рк (трехслойных, четырехслойных, вспо­ могательных) [40, 51, 52]. Такой способ интерпретации с успехом применяется при структурном картировании, когда интерес пред­ ставляет оценка глубины залегания и удельного электрического сопротивления опорного геоэлектрического горизонта (либо нескольких горизонтов).

При проведении электроразведочных исследований на площа­ дях мелиоративных съемок возникает необходимость интерпрета­ ции многослойных кривых рк, которую затруднительно, как правило, выполнить этим классическим способом.

Прежде всего при изучении разреза на незначительную глу­ бину (100—150 м) в нем обычно нет опорных геоэлектрических горизонтов или в лучшем случае этим горизонтом является реги­ ональный водоупор. Частая смена литологических горизонтов, изменчивость минерализации вод и степени засоленности пород по вертикали приводят в общем случае к многослойной геоэлектрической среде, при этом отсутствуют резкие электрические гра­ ницы. В таких условиях особое значение приобретает требование коррелируемости кривых ВЭЗ и результатов их интерпретации как по профилю, так и между профилями. Только в этом случае

96

можно избежать грубых ошибок в интерпретации кривых рк

вследствие влияния принципа эквивалентности.

С другой стороны, одним из основных требований съемки является необходимость расчленения paspesa на вею глубину исследования с максимальной детальностью. По этой причине применение одних лишь общепринятых палеточных приемов количественной интерпретации кривых рк в описанных геоэдектрических условиях и при необходимости выполнения требований данного вида съемки не может привести к положительным резуль­ татам.

Внастоящее время многие исследователи в подобных условиях

суспехом применяют разнообразные эмпирические приемы коли­ чественной интерпретации, не имеющие теоретического обосно­ вания [40]. Большинство этих приемов в той или иной степени основано на изучении взаимосвязи положения характерных точек кривых {максимум, минимум, точки перегиба) с глубиной залега­ ния электрического горизонта. Нами на протяжении более десяти лет при работах в самых разнообразных условиях был опробован один из подобных эмпирических способов количественной интер­ претации [В. А. Шемшурин, 1966 год], который показал доста­ точно удовлетворительные результаты.

Способ заключается в том, что в конкретном геоэлектрическом разрезе обычно существует достаточно уверенная и однозначная связь между абсциссой характерных точек кривых рк и глубиной залегания подошвы геоэлектрического горизонта.

Интерпретацию выполняют следующим образом.

Кривую ВЭЗ разбивают на отдельные монотонные отрезки между точками перегиба или экстремальными точками.

Эти отдельные монотонные участки кривой рк интерпретируют

при помощи двухслойных палеток. Крест палетки совмещают с абсциссой полевого бланка, которая при умножении на эмпи­

или вверх, совмещают выделенный участок кривой рк с одной из кривых двухслойной палетки. По модулю р 3 палеточной кривой определяют сопротивление следующего слоя, равное р„ = p 2Pn-i- Глубину залегания подошвы этого слоя 1гп определяют путем умножения на коэффициент Kh величины ABI2, соответствующей проекции на ось абсцисс полевого бланка точки отрыва экспери­ ментальной кривой рк от палеточной.

Поскольку рассматриваемый способ интерпретации не имеет теоретического обоснования, особое значение приобретают правильные критерии выбора величины Kh и пределов его изме­ нения. Опыт работ показал, что величина этого коэффициента зависит от соотношения сопротивлений выше- и нижележащих слоев и глубины исследования и в общем случае может изменяться в достаточно широких пределах — от 0,5 до 1,0. Однако при тща­ тельном выполнении предварительной типизации кривых рк и при

наличии достаточного числа опорных параметрических скважин оказывается возможным, применяя методы корреляционного ана­ лиза, определить связь между коэффициентом Кп и глубиной исследования.

В процессе геофизических работ в различных районах за­ сушливых областей Советского Союза нами были проведены ста­ тистические исследования по выявлению зависимости коэффи­ циента Kh от глубины исследования для различных геоэлектрических разрезов и для разных глубин исследований.

Общая схема статистической обработки заключалась в сле­ дующем.

1. В каждом районе проводилась предварительная типизация

определенным типом кривой рк, отбирались разрезы параметри­ ческих (опорных) скважин, шурфов с результатами их опробования.

3. Глубина исследования разбивалась на равномерные

влогарифмическом масштабе интервалы, и для каждого интервала

лтаблицу заносились глубина до уровня грунтовых вод, а также глубины границ, соответствующие смене литологического состава пород, минерализации грунтовых вод, степени засоленности пород зоны аэрации.

4.По параметрическим кривым рк определялась величина полуразносов АВ12 характерных точек кривых. При этом положе­ ние характерных точек уточнялось при помощи двухслойных палеток по методике, изложенной выше. Для идентификации соответствующих характерных точек кривой рк выделенным по скважине границам необходимо было предварительно принять значение коэффициента Kh. На основании опыта работ ориенти­ ровочная величина Kh обычно принималась равной 0,7. Допол­ нительным критерием идентификации являлись общие законо­ мерности изменения величины р в зависимости от изменения петрофизических свойств пород (например, увеличение р с пере­ ходом от глин к пескам, и наоборот, и т. п.).

Полученные данные подвергались статистической обработке методом корреляционного анализа (см. например, [29, 37]). Не описывая технику таких расчетов, лишь отметим, что при исполь­ зовании этого метода наблюденные величины Kh и Ннсч рассматри­

ваются как выборочные совокупности, удовлетворяющие требова­ ниям, вытекающим из теории вероятности, т. е., что скважины и сопутствующие им точки зондирований, по-которым определены границы, расположены более или менее равномерно по площади, а их положение случайно и подчиняется распределению случайных величин по закону Гаусса. Эти условия в практике геоэлектрических работ обычно всегда выполняются.

В результате соответствующей обработки для каждого выбран-

98

ного интервала глубин принималась статистически обоснованная величина коэффициента Кк, а по коэффициенту корреляции и корреляционному отношению оценивалась теснота связи между Kh и глубиной исследования для различных интервалов глубин.

Результаты описанных исследований показали следующее. Коэффициент Кп действительно зависит от типа геоэлектрического разреза. Так для разрезов типов Q и Н характерно увели­ чение коэффициента Кк с ростом глубины исследования от 0,6 до 0,8. На рис. 25 приведен пример кривых Kh = / (#„ст), полу­ ченных в Чуйской долине (на основании обработки 51 параметри­ ческой кривой ВЭЗ), Калмыкии (40 кривых ВЭЗ) и Днепропетров­ ской области (62 кривые ВЭЗ). Соответствующие коэффициенты корреляции в указанных районах составили 0,68; 0,72 и 0,82

при количестве выборки — 12 случаев.

Кь

W

Иная картина наблюдается для разрезов типов К и А. В этом случае коэффициент Kh с увеличением глубины исследований в целом имеет тенденцию к уменьшению от 0,7 до 0,6. Эти данные получены в результате анализа 35 кривых ВЭЗ в Саратовском Заволжье (коэффициент корреляции — 0,74) и 74 кривых ВЭЗ в Туркмении (коэффициент корреляции 0,76) при количестве выборки — 24 случая.

Следует, однако, отметить, что эмпирический характер описан­ ного способа интерпретации требует проведения исследований по выяснению зависимости Kh = / (//,,ст) для каждого нового района работ.

Второе обязательное условие успешного применения этого способа — необходимость корреляции получаемых результатов по профилю и между профилями, поскольку возможно выделение ложных геоэлектрических горизонтов за счет искажения кри­ вых рк, вызванных ошибками измерений, а также влиянием раз­ личных неоднородностей разреза. В связи с этим, одним из необ­ ходимых условий при выборе густоты сети ВЭЗ является возмож­