4. Общие закономерности развития и распространения геологических процессов и явлений

Геологические процессы, в зависимости от вызывающих их источников энергии, относятся или к эндогенным или экзогенным.

Эндогенные процессы связаны с внутренними силами Земли. Их действие выражается в тектонических движениях, сейсмических и вулканических явлениях.

Экзогенные процессы обусловлены внешними силами, действующими неодинаково в различных климатических условиях.

Эндогенные процессы способствуют увеличению контрастности рельефа, величины его градиентов. Они создают наиболее крупные формы рельефа и, следовательно, условия для развития многих экзогенных процессов.

Экзогенные процессы уменьшают энергию рельефа, нивелируют неровности земной поверхности, снижают интенсивность и скорость их развития. Экзогенные процессы действуют неравномерно: затухают, останавливаются, возобновляются, проявляются катастрофически.

+Каждый геологический процесс достигает максимального развития только в строго определенных условиях: климатических и физико-геологических. Например, абразия, зависит от интенсивности и направления ветра, а оползни – от периода снеготаяния в горах.

Экзаменационный билет № 9

1. Основные виды полевых опытно-фильтрационных работ, их задачи и условия применения. Требования к качеству питьевой воды: гост, СанПиНы.

Наливы в шурфы производятся для оценки фильтрационных параметров зоны аэрации различными методами в зависимости от литологического состава водовмещающих пород.

Метод Болдарёва: используется в заведомо проницаемых породах.

Метод Нестерева: используется для плохо проницаемых пород. Применяется в случаях, когда зона аэрации сложена рыхлыми отложениями и её мощность не превышает 10-15 метров до воды.

Опытные наливы или нагнетания воды в скважину для опр-ия водопроницаемости и удел.водопоглащения

В этом случае зона аэрации имеет значительную мощность до 100 метров и более.

Пробные откачки проводят на поисковой стадии для предварительной оценки фильтрационных свойств и качества п.в для получения сравнительной характеристики отдельных водоносных горизонтов и различных участков. На стадиях предварительной и детальной разведки пробные откачки проводят для определения возможной производительности опытных скважин и из наблюдательных для уточнения фильтрационных свойств пород.

Опытные откачки – подразделяются на одиночные, кустовые.

Одиночные – проводятся на одной или нескольких понижениях для построения графика Q=f(S, качества п.в, ориентировочной оценки, расчетных г/г параметров.

Кустовые – для определения расчетных параметров, изучения ГУ, определения величин срезок, кач-ва п.в.

Методика проведения опытных откачек (выбор типа откачек, количество и положение наблюдательных скважин, количества ступеней S, их последовательность) определяется проектом работ.

Опытные наливы и нагнетания в скважины проводятся с целью определения удельных поглощений и фильтрационных свойств как ненасыщенных (неводоносных), так и водоносных горных пород. При наливе в пределах опробуемого интервала горной породы поддерживается свободный уровень воды; при нагнетании — фильтрация (поглощение воды) осуществляется при избыточном напоре над верхней границей опробуемого интервала. Опытные наливы проводятся главным образом при оценках фильтрационных свойств рыхлых и трещиноватых пород зоны аэрации при значительных глубинах залегания уровня грунтовых вод. Опытные нагнетания в водоносные и ненасыщенные горные породы широко используются при инженерно-геологических изысканиях для сравнительной (качественной) оценки проницаемости и трещино-ватости скальных пород. Опыты проводятся в одиночной скважине непосредственно в процессе бурения чаще по схеме «сверху вниз» (поинтервально) при условии изоляции вышележащих (уже опробованных) интервалов.

Расходометрия скважин является методом определения и анализа профиля расхода вертикального потока по стволу скважины в естественных условиях, а также при производстве откачки или налива с целью изучения вертикальной фильтрационной неоднородности водоносного горизонта. Опыт, как правило, проводится в необсаженном интервале (скважине) или при сплошной обсадке интервала перфорированной трубой (дырчатый или щелистый фильтр)

Экспресс-откачки и наливы

Эти методы используют для массовых определений ориентировочных значений фильтрационных свойств водоносных и сухих толщ пород, обладающих невысокой водопроницаемостью (0,01 < к < 5 м/сут). При быстром отборе воды из скважины или наливе в нее происходит мгновенное изменение уровня. Ведут наблюдения за восстановлением уровня при откачке или за снижением уровня при наливе через 1 мин (3—4 замера), затем через 2 мин (3—4 замера), через 5 мин делают 6 замеров и далее через 30 мин по одному замеру. Последующие замеры проводят через 1 ч до полного восстановления уровня. Общая продолжительность опыта до двух бригадо-смен. Обработку данных опыта ведут графоаналитическим методом. Строят графики зависимости  где S₀  и  S₁ — положение уровня по отношению к статическому на начало опыта и через время. По графику S_t = f(/t) в любой точке прямолинейной части графика определяют водопроводимость Т.

Наилучшие результаты дает сочетание методов опережающего опробования с геофизическими методами (расходометрия) и экспресс-методов с основными опытно-фильтрационными работами

Общее требование к откачкам: откачки должны быть непрерывными; их необходимо проводить или с const или QconstS; после откачки выполняется восстановление уровня; S_n1 м, S_on 3 м, Состав наблюдения

Опытно-эксплуатационные откачки проводятся из одной или группы скважин при разведке месторождений в сплошных и весьма сплошных гидрогеохимических условиях, которые могут быть отражены в виде расчетной схемы. Их цель: установление закономерности изменений УПВ или их качества при заданном водоотборе Количество ступеней расхода определяется проектом. В большинстве случаев целесообразно проводить откачку при одном, максимально возможном дебите. Продолжительностьопыта должна быть достаточной для оценки влияния всех известных границ пласта (до 1,5-2 и более месяцев).Дебит чаще всего задается близкий к проектному.

Состав первичной документации ОФР

1. Журнал регистрации уровня и дебита скважин (маршрут и время посещения скважин) в течении ОФР

2. Первичная регистрация H и Q в полевом журнале (журнал откачки).

3. Построение хронологических графиков S = f (t), Q = f (t), а также S = f (lnt), S = f (lnr) и пр.

В настоящее время действует СанПиН 2.1.3684-21

«Вода питьевая» и ГОСТ Р 51232-98

В современном СанПине качество питьевой воды оценивается по 3-м разделам:

1. обеспечение безопасности воды в эпидемиологическом отношении (бак.показатели);

2. безвредность по химическому составу (показатели токсичности);

достижение благоприятных органолептических свойств воды

2. Обоснование количества кустовых откачек на III, IV, и V стадиях гидрогеологических исследований. Местоположение кустов. Постадийные проектные понижения уровня или ступени дебита при опытно-фильтрационных работах

Кустовые откачки – основной вид опытных работ, предназначенных для определения гидрогеологических параметров водовмещающих пород, изучения граничных условий месторождений подземных вод, опытное определение величин срезок уровня в пределах участка расположения водозабора при совместной работе нескольких взаимодействующих эксплуатационных скважин. Кустовые откачки рекомендуется проводить на стадиях оценки и разведки МПВ.

Разновидностью кустовых откачек являются опытные групповые откачки, которые проводятся для изучения условий взаимосвязи водоносных подразделений и определения основных гидрогеологических параметров на тех участках, где отбор воды из одиночной скважины не может обеспечить необходимой точности расчетов в связи с незначительными абсолютными величинами понижений уровня (менее 1-3 м).

Поскольку кустовые откачки - один из наиболее дорогостоящих видов исследований, правильное обоснование количества наблюдательных скважин, их расположения и методики проведения опыта является основой эффективности и успешного решения поставленных задач с наименьшими материальными затратами.

Выбор расположения и схемы опытного куста скважин.

Выбор расположения куста скважин зависит от целевого назначения:

Для определения фильтрационных параметров на участке проектируемого водозабора выработки располагают таким образом, чтобы охарактеризовать продуктивный водоносный пласт и смежные водоносные подразделения; желательно, чтобы при откачке не сказалось влияние границ. Влияние границы можно считать незначительным в течение времени t>t_к, где t – суммарное время восстановления и откачки, сут.

Если дальняя наблюдательная скважина располагается от возмущающей на расстоянии r 0,5 l, то

t_к = r²/0,4а,

где: t_к – контрольное время, сут,

r-расстояние от возмущающей до дальней наблюдательной скважины, м,

l - расстояние от центральной скважины до границы, м,

а- коэффициент уровне- или пьезопроводности, м²/сут.

Для определения гидродинамической роли границ луч (лучи) наблюдательных скважин располагается перпендикулярно к исследуемой (исследуемым) границе (границам).

Выбор схемы опытного куста заключается в обосновании количества возмущающих и наблюдательных скважин и их взаимного расположения в плане и разрезе.

Под примерной схемой понимается такое количество и взаиморасположение скважин, при котором обеспечивается понижение S=3-4 м в возмущающих скважинах при длительности возмущения не менее 5-10 суток. Кроме того, разность понижений в соседних и наиболее удаленных скважинах значительно превышает точность замеров уровня подземных вод (не менее 20-30 см). Для этого целесообразно размещать скважины равномерно в логарифмическом масштабе.

Количество наблюдательных скважин зависит от:

1. характера неоднородности водовмещающих отложений:

• в однородных пластах рекомендуется проходить не менее 3-х скважин;

• в неоднородных пластах - 3-4 скважины;

• в весьма неоднородных пластах 4-10 скважин, в частности, в трещинно-карстовых пластах – до 10 скважин.

При этом следует учесть, что неоднородность опробуемых водоносных подразделений определяется в зависимости от соотношения максимального и минимального значений удельных дебитов скважин:

q_max/q_min

Если полученный результат не превышает 5, водовмещающие породы считаются условно однородными, если это соотношение варьирует от 5 до 10 неоднородными и, если полученное значение превышает 10, породы рассматриваются как крайне неоднородные.

2. назначения опытных кустов:

- для определения условий водоснабжения и фильтрационных параметров – максимальное число скважин;

• для определения влияния граничных условий - минимальное число скважин.

3. стадии исследований:

- Этап II, стадия 3. Оценка МПВ – минимальное число из рекомендуемого количества наблюдательных скважин;

- Этап III, стадия 4. Разведка МПВ – максимальное число наблюдательных скважин.

4. метода расчета Э3:

- для расчета ЭЗ гидродинамическим методом рекомендуется проведение опыта с максимальное количеством наблюдательных скважин;

- для расчета гидравлическим методом – минимальное число скважин;

- для расчета комбинированным методом – 4-5 скважин.

Статистический анализ показал, что оптимальное количество наблюдательных скважин составляет 5-7. Количество возмущающих скважин 1-4.

Принципы расположения наблюдательных скважин.

При выборе куста скважин используется лучевая система. Выделяются следующие типы схем опытного куста в соответствии с количеством лучей:

-однолучевая– в условиях изотропного (однородного) пласта;

- двухлучевая схема при анизотропном (неоднородном) строении пласта (лучи располагаются по осям анизотропии);

в опытных кустах, сооружаемых для оценки степени взаимосвязи подземных и поверхностных вод, наблюдательные скважины следует располагать по двум лучам: параллельно и перпендикулярно к реке (рис.1). В параллельном луче бурятся 2-3 скважины (в зависимости от степени однородности пород). Рекомендуется, чтобы расстояние от дальней наблюдательной скважины до центральной не превышало 0,6-0,7 расстояния от центральной скважины до реки;

- трехлучевые схемы рекомендуется применять в весьма сложных гидрогеологических условиях (III группа сложности).

Расстояние от возмущающей скважины, которая располагается в вершине лучей, до наблюдательных r_n определяется по формуле:

r_n = r₁ * α^n-1,

где: r₁– расстояние до ближайшей наблюдательной скважины, которое равно (0,741) мощности обводненной зоны;

α- безразмерный коэффициент, зависящий от гидродинамического режима подземных вод: для безнапорных вод он принимается равным 1.5; для напорных - 2,0;

n- порядковый номер наблюдательной скважины (нумерация скважин осуществляется в возрастающем порядке, по принципу «улитки»: в одном луче – четные номера, в другом – нечетные).

Расстояние до наиболее удаленных скважин рекомендуется принимать: в безнапорных потоках не более 150 м, в напорных не более 1500 м.

III Оценка (скв в центре МПВ) - пробные, опытно-одиночные, реже кустовые; рекомендуется проводить 1 опыт. Принимается следующая схема кустовой откачки в центре возмущающая (обладающая наибольшей водообильностью) вокруг наблюдательные скв. При большой заявке Q_заяв (бол 1000 м³/сут) проводится несколько опытов с одинаковыми понижениями для сравнения опытно-фильтрационных характеристик на месторождениях 2-3 группы ложности.

IV Разведка – пробные, опытно-одиночные, опыт-кустовые; опыт-эксплуатационные. При опытных откачках задается ступень дебита Q_проект. Опытными и опытно-эксплуатационными откачками опробуется 20-30% проектных скв в/з на МПВ 1 и 2-ой группы сложности. 100% - на МПВ 3 и 4-ой группы сложности. Их проводят в зимний период. На МПВ 3-ей группы сложности для расчета ЭЗ рекомендуется использовать гидравлический метод расчета, именно для этого откачки проводятся на 2 ступенях понижения – напорные воды и 3 ступени понижения – безнапорные воды, разница между ступенями не менее 3-5м.

V Эксплуатационная разведка – опытно-эксплуатационные откачкипроводятся во всех скв.