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

гических параметров для супесчано-суглинистых, песчаных и гра­ вийно-песчаных отложений оказывается меньше 0,74-0,8, создавая определенный «запас прочности», целесообразно считать распре­ деление вероятных значений проницаемости указанных пород подчиняющимся логнормальному закону.

Т а б л и ц а 3

Значения Д-ф и а для супесчано-суглинистых отложении Чуйской впадины

о

На участках отдельных гидромелиоративных систем в пре­ делах распространения одного и того же литолого-генетического комплекса отложений осадочной толщи гидрогеологическими ме­ тодами, как правило, не выявляется нестационарный режим измен­ чивости даже в условиях достаточно интенсивного сноса материала в процессе его образования. Так, например, в условиях предгорной пологонаклонной равнины хребта Каратау, субаэральной дельты р. Мургаб, долинах рек Чу (Киргизия) и Яван (Таджикистан) не наблюдается стационарного режима изменчивости. Исключе­ нием из указанного правила, видимо, являются «перемешанные» разновозрастные комплексы отложений, какие встречаются в пре­ делах переуглубленных речных долин Черноморского побережья

РСФСР.

Вследствие отмеченных обстоятельств при картировании про­ ницаемости водонасыщенных пород в пределы одного гидро­ геологического района попадают породы, различающиеся по проницаемости в 3—4 раза и более, что не обеспечивает требо­ ваний, предъявляемых к гидрогеологическим исследованиям с целью мелиорации.

27

ДОСТОВЕРНОСТЬ ЕДИНИЧНЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Гидрогеологические параметры, получаемые различными мето­ дами даже в пределах одного и того же литолого-генетического комплекса отложений, как показывает практика, весьма различны.

Эта изменчивость определяется методическими и метрологи­ ческими ошибками, а также фильтрационной неоднородностью изучаемой среды.

Метрологические ошибки, обусловленные неточностью изме­ рения отдельных величин при опытно-фильтрационных работах, как правило, имеют случайный характер и при помощи методов математической статистики могут быть проанализированы и учтены.

Оценке влияния метрологических .ошибок на результаты опре­ делений гидрогеологических параметров путем опытных откачек посвящены статьи Н. К. Гиринского, Н. А. Плотникова, Н. И. Иль­ ина, В. В. Перцовского, Л. С. Язвина, достаточно полно обобщен­ ные в работе [51.

Из этого обобщения следует, что при определении гидрогеоло­ гических параметров для обоснования мелиоративных проектов путем опытных откачек метрологические ошибки не оказывают практического влияния на результаты опытно-фильтрационных работ. Ошибка в определении дебита, времени и расстояния между центральной и наблюдательной скважиной, как правило, не пре­ вышают 1—2%. А относительная ошибка вычисления коэффи­ циента водопроводимости пласта

^где о — средпеквадратическая ошибка измерения понижений, примерно равная Va точности измерительного прибора [5]), опре­ деляемая погрешностями в измерении уровня грунтовых вод, достигает 5—10%, если разность между двумя используемыми для расчетов понижениями уровня As составляет 14—56 см.

Еще меньшее влияние метрологические ошибки оказывают на результаты определений гидрогеологических параметров по дан­ ным режимных наблюдений. Влияние же этих ошибок на резуль­ таты определения гидрогеологических параметров путем наливов в необводненные толщи пород, экспресс-откачек и лабораторных вычислений несоизмеримо мало в связи с гипотетическими пред­ ставлениями, положенными в основу указанных методов.

Методические ошибки, возникающие при определении гидро­ геологических параметров, могут быть обусловлены двумя груп­ пами факторов — недостаточно строгими теоретическими основами рассматриваемых методов определения гидрогеологических пара­ метров, например, при экспресс-откачках, или невыполнением

28

критериев применимости отдельных методов анализа результатов

•опытно-фильтрационных работ.

Вторая группа факторов, обусловливающая возможные ошибки в определении гидрогеологических параметров, в принципе может быть устранена путем использования правильной методики обра­ ботки опытных данных. Сложнее устранить ошибки, связанные с первой группой факторов. В этом случае наиболее теоретически обоснованными являются методы определения гидрогеологиче­ ских параметров, основанные на анализе материалов опытных откачек и режимных наблюдений, которые следует считать эта­ лонными.

Значительно менее точны экспресс-откачки, при помощи кото­ рых определяют не столько проницаемость опробуемого слоя пород, сколько проницаемость прифильтровой зоны. По этой причине в ряде случаев коэффициенты фильтрации различных пород, поддающихся деформации или необратимой кольматацни в процессе бурения скважин, получаются (в несколько раз) зани­ женными по данным экспресс-откачек. Так, коэффициент фильтра­ ции для гравийно-галечниковых отложений как с песчаным, так и с супесчано-суглинистым заполнителем в пределах предгорной пологонаклонной равнины хр. Каратау по данным экспресс- ■откачек оказался заниженным в 5 раз; в то же время для чистых гравийно-галечниковых отложений в этом же районе коэффи­ циент фильтрации при помощи экспресс-откачек был получен правильно. Поэтому для повышения достоверности определения проницаемости пород при помощи экспресс-откачек необходимо в первую очередь уточнить теоретические основы этого метода

иболее точно определить оптимальные условия его применения

ипроведения. Однако нам представляется, что экспресс-откачки могут быть целесообразны только из скважин, оборудованных

«точечными» фильтрами.

Методы определения фильтрационных свойств горных пород, основанные иа наливах в шурфы и скважины, также содержат ряд гипотетических представлений, затрудняющих объективную оценку их достоверности. По этой причине в настоящее время мы не рекомендуем наливы в скважины. Заслуживает внимания усовершенствованная В. В. Бадовым методика проведения и обра­ ботки материалов опытных наливов в шурфы, в которой в какой-то степени учитываются неоднородность потока фильтрации и не­ полное насыщение пород под дном зумпфа. В связи с менее же­ сткими требованиями к точности определения коэффициента фильтрации пород зоны неполного насыщения по сравнению с зоной полного насыщения пород предлагаемая методика доста­ точно надежна.

По результатам лабораторных определений коэффициентов фильтрации проницаемость горных пород в большинстве случаев значительно занижена (до 60 раз), что объясняется возможным нарушением структуры опытных образцов в процессе их отбора

29

и проведения опыта, а также исключением из числа анализиру­ емых образцов с трещинами и ходами землероев и другими «дефек­ тами», обусловливающими увеличение диапазона изменений коэф­ фициента фильтрации. Таким образом, указанные ошибки являются объективными и субъективными, и устранять их поэтому надо разными методами.

Если для предотвращения возможных нарушений структуры опытных образцов необходимо усовершенствовать методику отбора монолитов и проведения фильтрационных испытаний, то ошибки, вызванные субъективными причинами, могут быть полностью исключены и при использовании существующих методов выпол­ нения лабораторных работ.

В большинстве случаев возникновение субъективных ошибок обусловлено неоднородностью горных пород. Поэтому, рассма­ тривая каждый опыт как часть многократного фильтрационного опробования геологического тела и применяя методы математи­ ческой статистики, в конечном счете можно получить относи­ тельно точные сведения о фильтрационных свойствах изучаемой породы. Таким образом, если в настоящее время лабораторными методами трудно достоверно определить абсолютную величину коэффициента фильтрации, то для изучения относительного изме­ нения проницаемости пород в пределах одного и того же лито- лого-генетического комплекса отложений они могут быть с успехом применены.

На примере результатов получения коэффициентов фильтра­ ции лабораторными или экспресс-методами особенно ярко про­ является неоднородность пород, которая в большинстве случаев является причиной больших различий между данными отдельных фильтрационных испытаний, казалось бы однородного, геологи­ ческого тела.

Даже если бы опытно-фпльтрацпонные работы проводились без всяких методических ошибок, то и в этом случае для отдель­ ных результатов фильтрационного опр обования горных пород воз­ можны какие-то различия, зависящие от размеров образцов пород или области фильтрации, для которых выполнены эти определения.

Именно по этой причине К. П. Лундин пришел к выводу, что расхождения между коэффициентами фильтрации, получаемыми полевыми и лабораторными методами, вызваны не несовершен­

что между коэффициентами фильтрации, полученными лаборатор­ ными /сф. л, полевыми методами, характеризующими небольшие участки — /сф1 и большие площади /%,,, существует следующая зависимость х:

_________ ^-Ф. л ^i>i ^ ^Ф2- (2)

1 В известной степени это разделение представительности коэффициентов фильтрации соответствует типизации неоднородности горных пород, пред­ ложенной М. В. Рацем [34].

30