2. Маршрутные исследования: система заложения маршрутов, плотность и виды наблюдений. Требования к ведению полевой документации. Методы определения дебитов родников и расходов поверхностных водотоков

Их целевое назначение – выявление, изучение и картографирование гидрогеологических объектов, связанных, главным образом, с верхними водоносными подразделениями, вскрытыми эрозионной сетью. Кроме того, маршруты проводятся и на последующих стадиях изучения гидрогеологических условий, направленных на выявление месторождений подземных вод. При этом уточняются их названия: поисковые маршруты – на поисковой стадии; гидрогеологическое обследование перспективных участков – при проведении предварительной разведки. В этой связи на поисково-разведочных стадиях, наряду с доизучением гидрогеологических условий, перед маршрутами формулируются и дополнительные задачи, связанные с выявлением возможных источников загрязнения подземных вод продуктивных подразделений, а также уточнением мест заложения разведочных скважин.

Система заложения и плотность маршрутов зависят от масштабов и целей выполняемых исследований, сложности гидрогеологических условий, характера рельефа местности, доступности и возможности передвижения в изучаемом районе. В общем случае маршруты должны достаточно равномерно охватывать всю площадь (1-2 маршрутные линии или одна точка наблюдения на каждый квадратный сантиметр карты в масштабе съемки). Система заложения маршрутов - радиально-петлеобразная. При этом наибольшая информативность характерна участкам маршрутов по наиболее врезанным речным долинам, где возможна максимальная обнаженность естественных выходов подземных вод (родников) – основных изучаемых объектов. Маршруты сопровождаются качественным и количественным опробованием водопроявлений.

Документация:

1) личные полевые дневники;

2) карты фактического материала составляются на топографической основе двух М 1:100000 и 1:200000;

3) полевые карты составляются на геологической основе (геологическая и инженерно-геологическая);

4) журнал-документация керно-буровых скважин;

5) материалы площадных геофизических исследований;

6) материалы скважинных геофизических исследований;

7) журналы опытно-фильтрационных работ; 8) журналы определения содержания радона;

9) журнал гидрометрических замеров поверхностных водотоков;

10) составляется карта гидрохимического опробования на геологической основе;

11) журнал результатов изучения нестойких компонентов в природных водах;

12) журнал результатов СХА. Основное содержание сокращенного анализа – макрокомпоненты.

В процессе маршрутных исследований осуществляются следующие виды наблюдений: геоморфологические, геологические, гидрогеологические, гидрологические, геоботанические, геокриологические и инженерно-геологические.

Геоморфологические наблюдения

Цели: выяснение связи рельефа с подземными водами; распространение различных форм рельефа; получение дополнительного материала о развитии геологических структур; влияние рельефа на физико-геологические процессы и явления; освещение геоморфологических условий для практических целей. Основной метод – непосредственное наблюдение и описание форм рельефа. При описании отмечаются:

1. морфография – внешний вид рельефа; выделяются и описываются крупные элементы рельефа (водоразделы, речные долины и др.), отдельные формы (холмы, овраги, террасы и др.);

2. морфометрия – длина, ширина, высота или глубина различных форм рельефа, уклон поверхности, абсолютные отметки описываемых точек;

3. происхождение элементов рельефа и степень их участия в формировании подземных вод.

По результатам геоморфологических наблюдений выделяются основные типы рельефа территории: горно-тектонический, вулканический, эрозионный, аккумулятивный и т.п. и составляется геоморфологическая карта.

Геологические наблюдения.

Задачи:

1. Изучение литологии и трещиноватости пород с целью установления условий их обводненности;

2. Уточнение геологической основы;

3. Установление характера контактов, стратиграфических и структурных границ;

4. Привязка выделяемых гидрогеологических подразделений к определенным литолого-стратиграфическим толщам;

5. Геологическая привязка естественных выходов подземных вод.

Объекты изучения: естественные обнажения горных пород; разрезы, вскрываемые скважинами, шурфами, расчистками.

Гидрогеологические наблюдения.

Задачи:

1. Выявление гидрогеологических объектов и их проявлений;

2. Изучение степени и характера водоносности горных пород;

3. Изучение условий питания, распространения, разгрузки подземных вод, их режима и взаимосвязи с поверхностными водами;

4. Оценка физических свойств, химического состава и качества подземных вод;

5. Влияние подземных вод на развитие физико-геологических процессов, условия эксплуатации горных выработок и т.д. (в зависимости от конкретной цели).

Объекты изучения: родники, поверхностные воды, каптажи подземных вод (скважины, колодцы, галереи и другие действующие и недействующие выработки и сооружения); водовмещающие, безводные и водоупорные породы, их водно-физические и фильтрационные свойства.

Гидрологические наблюдения.

Задачи:

1. Изучение взаимосвязи поверхностных и подземных вод;

2. Гидрометрические работы;

3. Выяснение физических свойств и химического состава поверхностных вод.

Гидрологические работы целесообразнее выполнять в меженные периоды, когда питание рек осуществляется главным образом за счет подземных вод. Результаты работ используются для оценки естественных ресурсов подземных вод, для характеристики их условий питания и разгрузки.

Геоботанические наблюдения.

Материалы таких наблюдений позволяют выявлять:

1. Участки с наиболее близким положением уровня подземных вод;

2. Границы между поверхностными образованиями различного состава;

3. Распространение многолетнемерзлых пород (ММП). В степных и лесостепных ландшафтах – глубину до воды и минерализацию подземных вод.

Геоботаническими критериями гидрогеологических условий являются гидроиндикаторы – отдельные виды растений или растительные сообщества. Гидроиндикаторы подразделяются на прямые и косвенные. К прямым относятся растительные сообщества, корневая система которых достигает подземных вод или капиллярной каймы. К косвенным – растительные сообщества, существующие за счет использования влаги атмосферных осадков. Эти растения указывают на определенную геоморфологическую обстановку и соответствующий состав горных пород и позволяют косвенно судить о гидрогеологических условиях. Геоботанические наблюдения позволяют установить тип водного питания болот (сфагновые мхи – атмосферное питание, осока, ольха – грунтовое), выходы родников.

Геокриологические (мерзлотные) наблюдения.

Задачи:

1. Изучение закономерностей распространения и особенностей многолетнемерзлых пород;

2. Влияние мерзлоты на гидрогеологические условия;

3. Изучение физико-геологических явлений, связанных с промерзанием и оттаиванием пород.

При этом фиксируются криогенные и посткриогенные явления (наледи, бугры пучения, талики, термокарст, солифлюкция и др.). При описании многолетнемерзлых пород обращается внимание на льдистость и особенности строения мерзлой породы; устанавливается мощность деятельного слоя. Проводятся замеры температуры воды, льда и пород. Отбираются пробы воды и льда на химические анализы с целью выяснения источников образования льда (над-, меж-, подмерзлотных вод, конденсационных или атмосферных). Особое внимание уделяется изучению наледей, как поисковому показателю распространения подземных вод.

Инженерно-геологические наблюдения.Задачи:

1. сравнительное изучение прочностных, водно-физических и фильтрационных свойств горных пород;

2. изучение физико-геологических и инженерно-геологических процессов и явлений и применяемые по борьбе сними мероприятия;

3. Предварительная оценка общих инженерно-геологических условий исследуемой территории.

Объекты изучения: горные породы, физико-геологические и инженерно-геологические процессы и явления, геоморфологические, геолого-структурные, гидрогеологические, климатические условия и факторы, которые рассматриваются в инженерно-геологическом аспекте. ОФОРМЛЕНИЕ МАРШРУТНЫХ ЗАПИСЕЙ.

Все записи ведутся на правой стороне дневника, а зарисовки и расчеты – на левой. Порядок записей:

1. Дата – (время) начала маршрута, погодные условия. При многодневном маршруте указывается ежедневно.

2. Номер маршрута.

3. Привязка – указывается основное направление и географические или административные названия начального, промежуточного и конечного пунктов.

4. Цель – изучение гидрогеологических и инженерно-геологических условий конкретной территории.

5. Описание точки наблюдения (см. ниже). На аэрофотоснимке заверяется от дешифрированный элемент – на обратной стороне в нужной точке делается наколка и ставится определенный условный знак (родник, термокарст, наледь и т.д.). Номер снимка указывается в полевом дневнике. Наиболее характерные или интересные объекты наблюдений фотографируются.

6. Дата завершения маршрута.

7. После завершения маршрута в заключении делаются краткие выводы о гидрогеологических условиях и особенностях заснятой территории. Приводятся обобщающие сведения о наблюдаемых в маршруте процессах и явлениях; видах растительного покрова; степени распространения и характере проявления многолетнемерзлых пород; аномальных природных явлениях.

8. Количество точек наблюдения, общее и по отдельным видам.

Виды точек наблюдения и порядок их описания

Гидрогеологические

Гидрогеологические наблюдения производятся на естественных водопроявлениях и по искусственным выработкам. Естественные водопроявления – родники, пластовые выходы подземных вод, мочажины. Родники – это сосредоточенные выходы подземных вод на поверхность в одной или нескольких близ расположенных точек. Пластовый выход – выход подземных вод, прослеживаемый на значительном протяжении в виде многочисленных мелких струй. Мочажина – образуется за счет слабого высачивания подземных вод на дневную поверхность, вызывая местное заболачивание или развитие влаголюбивой травянистой растительности. Искусственные выработки – скважины, колодцы, карьеры, шахты, штольни, тоннели и др.

Родник

Тип родника – нисходящий (за счет грунтовых вод, истечение спокойное) или восходящий (за счет напорных вод, вода обычно выбивается грифоном, иногда взмучивая мелкие частицы грунта).

1. Характер выхода – сосредоточенный, рассеянный; расстояние между головками родника, их высотное и плановое взаиморасположение. Выходят ли подземные воды непосредственно из водоносных толщ (из коренного выхода) или из перекрывающих их наносов.

2. Подробное описание условий выхода; форма и размеры углублений у выхода; наличие русла формирующегося водотока.

3. Дебит родника, замеренный одним из инструментальных методов (см. ниже).

4. Физические свойства воды.

а) прозрачность – прозрачная, слабоопалесцирующая, опалесцирующая, слегка мутная, мутная, сильно мутная;

б) цвет – бесцветная, зеленоватая, желтоватая, бурая и др;

в) запах – без запаха, сероводородный, болотный, гнилостный, плесневелый и т.п.;

г) вкус – соленый, горький, сладкий, кислый и т.д., привкус – хлорный, металлический, рыбный и пр.;

д) осадок – количество (нет, незначительный, заметный, большой); качество (кристаллический, хлопьевидный, илистый, песчаный и т.д.); цвет (бурый, черный, желтый и пр.);

е) температура воды и воздуха.

5. В конце полного описания точки наблюдения по общей схеме приводятся сведения об отобранных пробах воды по видам анализов и результаты полевого химического анализа в случае его проведения непосредственно у водопроявления с помощью полевой лаборатории.

Описание пластовых выходов подземных вод и мочажин проводится по этой же схеме. Для пластовых выходов дополнительно указывается их протяженность, параметры струй – максимальный, минимальный дебиты; их наиболее характерные изменения по длине выхода; количество.

Методы определения дебита родников и расходов

поверхностных водотоков

1.Объемный.

Замеры дебитов родников или расходов воды мелких ручьев осуществляется с помощью емкости известного объема и секундомера.

2. Поплавковый.

В русле ручья, сформированном водой родника, или в русле небольшой реки выбирается прямолинейный участок, в пределах которого разбиваются два поперечных профиля. Расстояние между профилями должно быть не менее 10-кратной ширины потока. Через расстояние b определяется глубина потока h в нескольких точках на обоих створах.

С помощью поплавка определяется поверхностная скорость потока у его берегов и на середине. За поверхностную скорость потока принимают среднее значение из трех определений.

Скорость потока обычно принимается равной 0,8-0,9 средней поверхностной скорости. Расход потока определяется по формуле:

Метод дает ошибку 5-15 %.

3. Гидрометрический.

Замеры крупно дебитных родников или расходов ручьев и рек осуществляется с помощью гидрометрической вертушки.

4. Определение дебитов или расходов с помощью водосливов.

Треугольник Томсона.

Данный водослив имеет треугольную форму с углом сливного отверстия 90⁰; применяется при количествах воды 1-15 л/с. Водослив устанавливается поперек русла, не создавая подпора. Дебит вычисляется по формуле:

5. Определение дебитов или расходов откачкой.

Метод применяется при крайне малых количествах воды. В русле водотока отрывается углубление, способное вместить кружку или иную емкость небольшого, но известного объема. Из наполненного до краев углубления отчерпывается одна емкость и засекается время наполнения углубления до первоначального положения уровня воды.