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

При прогнозах режима грунтовых вод в орошаемых районах особые трудности возникают при попытке отразить в граничных условиях ирригационную сеть различного порядка. Это практи­ чески нереально и нецелесообразно. В связи с этим при практи­ ческих расчетах следует учитывать сосредоточенное питание только от крупных поверхностных водотоков, а фильтрационные потери из мелких оросительных каналов и временной сети, так же как и фильтрацию с орошаемых полей, можно учитывать в виде дополнительного питания грунтовых вод, равномерно распре­ деленного по всей орошаемой площади в течение расчетного времени.

При этом, когда в расчетную область фильтрации вводится сосредоточенное питание грунтовых вод, обусловленное фильтра­ цией из отдельных несовершенных по степени вскрытия пласта водотоков, последние могут быть заданы линией равных напоров пли границей третьего рода [47]. По этой причине при проведении гидрогеологических исследований с целью мелиорации необхо­ димо определять фильтрационные сопротивления только тех водотоков, которые при прогнозах режима грунтовых вод будут рассматриваться изолированно от совокупности всех остальных режимообразующих факторов.

Изложенные принципы схематизации гидрогеологических усло­ вий должны учитываться при планировании геофизических иссле­ дований в процессе гидрогеологической и инженерно-геологи­ ческой съемки. В частности, при решении вопроса о необходимой детальности изучения литологического строения вмещающей толщи пород или ее проницаемости.

Следует отметить, что область применения геофизических методов исследований может быть значительно расширена по сравнению с рассмотренной в данной работе. Есть предпосылки для построения корреляционных зависимостей между коэффи­ циентом влагопроводности и поляризуемостью пород при фикси­ рованной влажности и между потенциалом почвенной влаги и электропроводностью. При наличии таких зависимостей по­ явится реальная возможность для построения карт питания грун­ товых вод при помощи интерполяции и экстраполяции данных о питании грунтовых вод, полученных на ограниченном числе ключевых участков в процессе комплексной съемки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Под гидрогеологической и инженерно-геологической неодно­ родностью пласта следует понимать изменчивость в пространстве его геологического строения, водно-физических свойств и содер­ жания водно-растворимых солей.

18

Так как формирование отдельных геологических структур происходило под действием как причинных, так и случайных факторов [35], изменение отдельных гидрогеологических или инженерно-геологических признаков в общем случае может быть определено следующим выражением:

вленная причина случайного характера.

Практически П 1 (х, у, z) определяет режим изменчивости изучаемых свойств горных пород. При П г (х, у, z) = const режим изменчивости является стационарным, а при П г (х, у, z) ф const — нестационарным. Гидрогеологические и инженерно-геологи­ ческие карты являются графическим выражением выявленной изменчивости отдельных гидрогеологических и инженерно­ геологических признаков в пространстве.

Нестационарный режим изменчивости может наблюдаться при исследовании изменчивости состава и свойств горных пород в пре­ делах выделенных геологических тел в направлении, параллель­ ном направлению сноса материала, или в близких к нему направлениях на достаточных по протяженности участках [61.

Стационарный режим изменчивости в пределах выделенных геологических тел наблюдается в направлении, перпендикулярном к фронту сноса материала, или в близких к нему направлениях на достаточно больших по протяженности участках или на отно­ сительно небольших участках вдоль направления сноса мате­ риала. (В последнем случае из-за относительно небольших размеров участка нестационарность режима не проявляется.)

При проведении гидрогеологических исследований следует различать микронеоднородность и макронеоднородность пласта.

Под микронеоднородностыо пл'аста понимается изменчивость его свойств в пределах отдельных геолого-генетических ком­ плексов отложений, характеризуемых едиными условиями обра­ зования и происхождения. При этом мнкронеоднородностыо пласта определяются случайные изменения его свойств внутри изучаемого объема породы в процессе опробования. Так, напри­ мер, прямым следствием фильтрационной микронеоднородности пласта является «рассеивание» точек при построении графиков понижений уровня в процессе опытных откачек, проводимых в однородных, не ограниченных в плане пластах.

Под макронеодиородностью пласта понимается изменчивость его свойств, характеризуемая как случайными; так и закономер­ ными факторами, обусловливающими условия образования рас­ сматриваемого геологического тела, и проявляющаяся в объемах тела, значительно превышающих области его единичного опробования.

В связи с неоднородностью горных пород следует по-разному подходить к обобщению накопленной информации в процессе гидрогеологических исследований в зависимости от метода и густоты сети, по которой ведется их опробование.

Если шаг сети, по которой ведется опробование пород, большерадиуса корреляции между определяемыми в процессе исследова­ ний показателями, то в этом случае мы не имеем права строить для них градиентные поверхности. При указанных условиях построение карт изучаемых показателей только по данным непо­ средственного опробования пород оказывается неправомерным. В рассматриваемом случае границы распространения районов, характеризуемых количественным показателем картируемого признака, в основном должны определяться общими геологиче­ скими и гидрогеологическими предпосылками, а материалы опро­ бования использоваться для получения средних величин изучаемого признака.

Если шаг сети, по которой ведется опробование пород, меньше радиуса корреляции, то на известной геологической основе уже непосредственно по результатам опробования пород или пластов можно осуществлять построение градиентных поверхностей. Именно поэтому чрезвычайно эффективно использование геофизи­ ческих методов исследований в процессе гидрогеологических и инженерно-геологических съемок с целью мелиорации.

Исходя из радиуса корреляции между изучаемыми показате­ лями, по-видимому, можно обосновать масштаб карт этих показа­ телей. Так, вызывает определенный интерес установленный М. И. Горальчук факт, что в одном и том же створе радиус кор­ реляции между инженерно-геологическими показателями пород может быть равным 0,5—2,0; 2,0—20 и 40—50 км.

При проведении гидромелиоративных работ необходимо учиты­ вать возможные типы фильтрационной неоднородности пород (микронеоднородность и макронеоднородность) так же, как и при определении геологических и гидрогеологических признаков, обусловленные влиянием проектируемых сооружений на рассма­ триваемые гидрогеологические процессы.

Следует иметь в виду, что в зависимости от типа сооружения, для гидрогеологического обоснования которого проводятся иссле­ дования, тип неоднородности при одном и том же методе определе­ ния отдельного признака может меняться. Так, например, если определяются гидрогеологические параметры при помощи опыт­ ных откачек, то при расчетах горизонтального дренажа эти пара­

дренажа эти же параметры будут характеризовать только микронеоднородность пласта.

20

ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗМОЖНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОРОД ЗОНЫ АЭРАЦИИ

Породы зоны аэрации так же, как зоны полного насыщения, характеризуются микро- и макронеоднородностью, которая опре­ деляется морфоструктурными особенностями района исследо­ ваний.

Так, представление об изменчивости проницаемости первого от поверхности слоя почвогрунтов, например в дельте р. Волга, можно получить по гистограмме распределения этого параметра на небольшом опытном участке, состоящем из 150 мелких участков

отличаются суглинки в пойме р. Кура, где в полуметровом слое пород на площади в 1 м2 коэф­

фициент фильтрации меняется более чем на 2 порядка (от 0,01

подобной методике Нестерова. В результате ,60—120-кратной, повторности опытных наливов в пределах отдельных площадок было установлено, что даже на небольших участках коэффициент фильтрации, полученный при помощи наливов, может меняться

слоях породы или в других районах будет отсутствовать указан­ ная неоднородность, хотя по величине она может быть и не такой большой, как в приведенных примерах. Более того, с удалением от дневной поверхности дисперсия проницаемости пород должна

на глубинах 1—2 и 2,5—5,0 м, коэффициент вариации оказался соответственно равным 0,545 и 0,57.

21