2. Общие принципы гидрогеологической схематизации в связи с постановкой опытных работ и наблюдений

Под гидрогеологической схематизацией (ГГС) понимается сово­купность операций, с помощью которых реальная гидрогеологиче­ская обстановка на конкретном объекте упрощается до уровня неко­торой расчетной модели. При этом упускаются малозначащие дета­ли, но сохраняются принципиальные черты изучаемого процесса, определяющие условия функционирования природного и (или) ин­женерного объекта. Надежная схематизация подразумевает эффек­тивное использование накопленной гидрогеологической информа­ции. В частности, ГГС обеспечивает стыковку между общим гидро­геологическим анализом, проводимым на качественном уровне, й математической моделью процесса. Связывая геологическую основу с ее механическим описанием, ГГС является важнейшим звеном гидрогеологических прогнозов, во многом предопределяющим их точность и надежность.

Со * *^г/л

13*

U0

10*1

90

75

«О

45

Зо

6

.А

А

А

А

"Г~Т "ГТ"

340 420 506

М,*%

А* *. *• ,

-::.а*а*да

• •••** ^

А.

т— ~Г~ 590 йбЬ

и*

Рис. 7.5. Результаты химических анализов проб воды, отобранных из эксплуатационных (1) и наблюдательных скважин без прокачки (2)

Вместе с тем положение ГГС на стыке геологического и механи­ческого анализов делает ее сложнейшим элементом гидрогеологиче­ских исследований, и именно здесь наиболее полно проверяется ком­петентность специалиста-гидрогеолога, призванного представлять в одном лице и геолога, и инженера. А последнее, конечно, немыслимо без глубокого понимания теории ДПВ. Более того, только такое по­нимание создает объективную основу для практической реализации эффективных принципов ГГС, предопределяющих и методы Схёма-

тизации, и ее надежность, и связь ее с решением другой важной проблемы - обеспечением полноты и качества исходной гидрогеоло­гической информации при проведении гидрогеологических изыска­ний: здесь имеются в виду принципы непрерывности, адаптации и обратной связи.

1. Принцип непрерывности ггс

Это — наиболее очевидный из упомянутых принципов, предпо­лагающий последовательное проведение схематизации на всех ста­диях освоения объекта, на основе преемственности от первых до последних стадий разведки, далее — к проекту и, наконец, к гидро­геологическим наблюдениям при строительстве и эксплуатации ин­женерного сооружения. В соответствии с этим принципом ГГС рас­сматривается как непрерывный многоэтапный процесс построения гидрогеологической модели объекта, уровень точности и надежности которой возрастает от этапа к этапу. Необходимость принципа не­прерывности не нуждается в аргументах: он прямо вытекает из при­нятой на практике последовательности гидрогеологических работ (в частности, разведки) и стадийности накопления информации. Здесь же уместно скорее поговорить о тех сложностях получения и интер­претации этой информации, которые делают непрерывный подход к ГГС единственно эффективным.

Прежде всего, в основе упомянутых сложностей лежит сильное проявление различных масштабных (пространственно-временных) эффектов, часто делающих невозможным определение достоверной информации по данным сравнительно мелкомасштабных экспери­ментов, обычно характерных для периода разведки месторождения. К тому же такие эксперименты нередко сильно искажены влиянием трудно учитываемхы технических факторов. Во избежание повторе­ния достаточно сослаться на все рассмотренные в гл. 5 ограничения и недостатки опытно-фильтрационных работ, особенно одиночных от­качек и экспресс-опробований. Наиболее типичным примером, где недостатки такого рода проявляются особенно резко, могут служить месторождения, приуроченные к массивам закарстованных карбо­натных пород.

Добавим к этому возможность коренных изменений в гидрогео­логической ситуации при строительстве и эксплуатации инженерно­го объекта, трудно учитываемых или вообще не прогнозируемых по данным разведки. Упомянем в этой связи инверсию поверхностных водотоков, которые из областей разгрузки часто превращаются в контура питания; резкое усиление взаимосвязи пластов в результате перетекания или поступления воды из разделяющих слоев; интен­сивное питание и загрязнение подземных вод за счет вновь возника­ющих технических водоемов, причем характер граничных условий на контуре такого водоема, часто зависящий от наличия в его ложе слабопроницаемых техногенных грунтов, остается неопределенным; техногенные изменения проницаемости в результате деформаций горных пород над подземными выработками (см. раздел 8.1.4).

Отсюда следует, что в довольно широком круге условий гидроге­ологические изыскания практически неспособны выявлять с необхо­димой полнотой и достоверностью исходные данные, требуемые для построения расчетной модели объекта. В подобных ситуациях схема­тизация результатов разведки на первых этапах должна быть на­правлена на обоснование самого факта существования неизучен­ных параметров и на их выявление, на доказательство их важности для конечной расчетной модели изучаемого объекта. На базе анализа фактического материала схематизация должна констатировать принципиальную невозможность оценки этих параметров применяв емыми методами, вовремя ограничить наращивание объемов соот­ветствующих (с этой точки зрения — бесполезных) видов изысканий и дать доказательную основу для составления программы последую­щего изучения упомянутых параметров путем более крупномасш­табных экспериментов или (что чаще) посредством гидрогеологиче­ских наблюдений.

Роль наблюдений в обеспечении непрерывности и преемствен­ности схематизации трудно переоценить. Во-первых, в их результа­тах обычно исключается или сводится к минимуму влияние масштаб­ного фактора. Во-вторых, значения наблюдаемых возмущений (по­нижений напоров, изменений концентрации вещества й т.п.), как правило, имеют один порядок с ожидаемыми при эксплуатации соо­ружения, что позволяет избежать серьезных погрешностей прогноза, связанных с недоучетом возможной нелинейности процессов (напри­мер, в проявлении емкостных свойств пород - см. раздел 5.3). В- третьих, в результатах наблюдений находит отражение влияний тех­ногенных факторов, в том числе и тех из них, которые практически не могут быть учтены по результатам предварительных изысканий. Мощным методом схематизации, базирующимся на результатах на­блюдений, является решение обратных задач, направленное на оп­ределение и корректировку исходных параметров фильтрации (см. раздел 7.2) или миграции (см. раздел 7.4).

В непрерывности схематизации заложены предпосылки для ре­ализации следующих двух принципов.