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

ности в настоящее время представляется сложной задачей из-за отсутствия методики ее решения, а также недостатка фактического материала по изменчивости фильтрационных свойств горных пород в различных гидрогеологических условиях.

При существующей методике определения гидрогеологических параметров практически невозможно решить вопрос о том, какая неоднородность выявляется в процессе гидрогеологических иссле­ дований с целью мелиорации земель. Кроме того, опорные точки,

вкоторых проводятся опытно-фильтрационные работы, находятся на расстояниях, значительно превышающих зоны влияния отдель­ ных гидротехнических сооружений, регулирующих режим грунто­ вых вод* Поэтому при решении вопросов, связанных с опреде­ лением достоверности гидрогеологических прогнозов нам представляется возможным исходить только из фильтрационной макронеоднородности пласта, в связи с возможными неточностями

врасчетных показателях признаков, характеризующих конкрет­ ные гидрогеологические условия.

Для оценки влияния стохастической макронеоднородности пласта на результаты расчетов дренажа целесообразно исполь­ зовать методы математической статистики, используя которую можно показать, что в рассматриваемом случае среднюю квадра­ тическую ошибку вычисления расчетной глубины залегания грун­

товых вод оя можно определить по формуле

(6)

где / (х;) — функция, определяющая прогнозный уровепь грунто­

различных гидрогеологических условий. Их анализ свидетель­ ствует о том, что основное влияние на точность расчетов система­ тического горизонтального дренажа оказывает достоверность опре­ деления тоектпого дренажного модуля и фильтрационных свойств вмещающей толщи пород. В связи с этим при повышении достоверности расчетных значений дренажного модуля могут быть снижены требования к гидрогеологическим параметрам, и на­ оборот.

В частности, при большой мощности пласта и ошибке в вычис­ лении дренажного модуля до 10—25% ошибка определения коэф­ фициента фильтрации пласта практически может достигать 36—

При регулировании режима грунтовых вод вертикальным дренажем влияние погрешностей определения гидрогеологических

36

параметров, обусловленных макронеоднородностью пласта, на результаты расчетов дренажа при установившемся режима филь­

ние, вызванное несовершенством скважины по степени вскрытия пласта; г0 — радиус скважины.

Используя приведенные формулы при известной допустимой ошибке определения прогнозного уровня грунтовых вод на мели­ орируемой территории можно найти необходимую точность полу­ чения гидрогеологических параметров или совокупности при­ знаков, характеризующих гидрогеологические условия рас­ сматриваемого объекта.

При известной допустимой ошибке определения, например, коэффициента фильтрации, необходимую повторность проведения опытно-фильтрационных работ для получения средней величины с заданной обеспеченностью находят по следующей формуле!

А — допустимая ошибка вычисления кф.

37

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПЛАНИРОВАНИЮ ОПЫТНО-ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

При планировании опытно-фильтрационных исследований необхо­ димо учитывать, что требования к точности изучения пород зоны полного и неполного насыщения существенно отличны.

При определении проницаемости пород зоны аэрации можно пренебречь возможными изменениями ее в пределах распростра­ нения отдельных литологических разностей, приуроченных к одному геолого-генетическому комплексу отложений. Для прак­ тических расчетов необходимо иметь данные только о среднем значении коэффициента фильтрации для каждого выделяемого в комплексе слоя пород с погрешностью, не превышающей 50%. Поэтому границы распространения отдельных литологических разностей с соответствующими коэффициентами фильтрации уста­ навливаются в результате геоморфологического районирования территории. Для оценки же среднего значения искомого коэффи­ циента фильтрации в пределах каждого выделенного района необходимо провести опытно-фильтрационные работы в 5—8-крат­ ной повторности.

При однородном строении в разрезе зоны аэрации опробование ее верхней части может быть проведено путем наливов в шурфы; данные о наливах затем распространяют на более глубокие гори­ зонты (недоступные для налива из-за чисто технических труд­ ностей) по результатам лабораторных определений коэффициента фильтрации.

При неоднородном строении в разрезе зоны аэрации определе­ ние ее проницаемости по глубине не может быть осуществлено на основании лабораторных опытно-фильтрационных исследова­ ний. Как правило, при глинистом разрезе проницаемость пород по этим данным существенно завышена.

В связи с изложенным, при глинистом разрезе изменение проницаемости зоны аэрации в пространстве следует изучать геофизическими методами исследований. При их применении необходимо также провести наливы в верхние слои пород, которые будут являться опорными для корректировки эмпирических связей между коэффициентом фильтрации для отдельных литоло­ гических разностей и их эмпирическими характеристиками. В этом случае наливы должны быть проведены в количестве, необходимом для выполнения работ по корректировке указанных связей для каждого геолого-генетического комплекса отложений. По опыт­ ным данным примерное число их составляет пять — семь на­ ливов.

При глубоком залегании грунтовых вод необходимо выделить по результатам гидрогеологических исследований отдельные слои слабопроницаемых пород в разрезе, на которых возможно обра­ зование верховодки при орошении. Однако из-за невозможности непосредственного фильтрационного опробования удаленных

38

от поверхности земли слоев пород для решения этой задачи надо использовать анализ режимных наблюдений. С помощью этого анализа можно получить представление о минимальной проница­ емости изучаемых пород.

При планировании опытно-фильтрационного опробования пород зоны полного насыщения следует учитывать, что глубин­ ность исследований верхнего яруса подземных вод зависит от вида дренажа, который может быть использован для регулирования режима грунтовых вод в рассматриваемых условиях.

В случае горизонтального дренажа при достаточно однородном строении верхней 25—30-метровой толщи пород в разрезе основ­ ное внимание при постановке опытно-фильтрационных работ должно быть уделено этой толще, а при неоднородном строении — верхней 50—60-метровой толще пород.

Требования, предъявляемые к гидрогеологическим исследова­ ниям в связи с проектированием вертикального дренажа, обусло­ вливают необходимость изучения подлежащего каптированшо водоносного пласта и перекрывающих его отложений (если они имеются), в которых собственно находятся грунтовые воды. При этом изученность гидрогеологических процессов и обусловлива­ ющих их условий в пределах рассматриваемых территорий должна быть такой, чтобы материалы исследований обеспечили выполне­ ние прогнозов режима грунтовых вод в условиях искусственного его регулирования с ошибкой, не превышающей 20—25%. В связи с этим для повышения эффективности гидрогеологических иссле­ дований их планирование и проведение необходимо осуществлять в соответствии с рабочей гипотезой формирования гидрогеологи­ ческих процессов (схематизацией гидрогеологических условий), которая в последующем будет использована при прогнозах режима грунтовых вод. Эта гипотеза должна явиться основой для обосно­ вания методов проведения исследований и их объемов.

Из изложенного, в частности, следует, что при проведении исследований в районах, характеризуемых неупорядоченной не­ однородностью литологического состава вмещающей толщи пород, нецелесообразно выделять отдельные слабопроницаемые или хо­ рошо проницаемые линзы в пределах изучаемых водоносных горизонтов. Аналогично не имеет смысла детально изучать даже выдержанные в пространстве водоносные горизонты или отдельные слои пород, если они окажутся ниже области активного водообмена

взоне влияния проектируемых гидротехнических сооружений. Как было указано выше, коэффициент вариации для супесчано­

суглинистых отложений изменяется от 0,3 до 0,7. В связи с этим для обоснования расчетов систематического горизонтального дре­ нажа с вероятностью порядка 0,9 необходимо проводить опытно­ фильтрационное опробование каждого геолого-генетического комплекса отложений в следующей повторности.

1. При однослойном строении пласта характеристики его водопроводимости, уровнепроводимости (пьезопроводности)

39