книги из ГПНТБ / Боревский Б.В. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек

Р и с . 26. Графики комбинированного прослеживания понижения:

а — при откачке из куста 33, наблюдательные скважины на расстояниях г. 1 — 5 м, в — 10 м, 3 — 15 м, 4 — 25 м, 5 — 30 м; б — при откачке из куста 39, наблюдательные скважины на расстояниях г: 1 — 5 м, г — 10 м, 3 — 15 м, 4 — 26 м, 5 — 31м .

а

20 г

16 V

1 — 8 м, 2 — 19 м, 3 — 24 м, 4 — 33 м, 5—48 м; б — при откачке из куста 73,

деления производились и способом временного прослеживания. Величины параметров, полученные по конечным участкам временных графиков (К = 7,5 м/сутки, а = 3,7-102 м2 /сутки, и. = 0,19), близки к результатам обработки первыми двумя способами. Однако интер­ претация временных графиков по каждой наблюдательной скважине в отдельности менее убедительна, чем интерпретация с помощью комбинированного графика сразу для всех скважин куста. В первом случае мы имеем дело со слишком короткими конечными участками, во втором — рисовка расчетной прямой, общей для всех графиков, более убедительна.

Таким образом, стабильность параметров по способам обработки является доказательством того, что использованные участки опытной закономерности аппроксимируются уравнением Тейса — Джейкоба. Следовательно, параметры, рассчитанные по методу Джейкоба для случаев с эффектом Болтона и без него, близкие по абсолютным ве­ личинам по всем кустам, можно квалифицировать как действительные.

Анализируемый пример свидетельствует о том, что проявление эффекта Болтона при аналогичном строении опытных участков не всегда проявляется в опытных закономерностях изменения уровня. Обработка опытных данных методом Джейкоба возможна и при слож­ ных закономерностях. Для этого целесообразно пользоваться гра­ фиками комбинированного прослеживания. Расчетным участком комбинированного графика является асимптотическая полулогари­ фмическая прямая, общая для графиков по всем наблюдательным сква­ жинам. Для контроля следует пользоваться способом площадного прослеживания на моменты времени, отвечающие выходу комбини­ рованных графиков на общую асимптоту. Доказательством достовер­ ности определяемых параметров является практическая сходимость величин, рассчитанных обоими способами.

Интерпретация результатов опробования безнапорного водонос­ ного горизонта еще более усложняется при сочетании эффекта Бол­ тона с влиянием граничных факторов аномальности. В зависимости

от времени запаздывания конечного представительного участка и от относительного местоположения наблюдательных скважин влияние границ может приходиться на время, превышающее продолжитель­ ность конечного участка, совпадающее с ним или опережающее его. В последнем случае, при «раннем» влиянии границ происходит деформация всей опытной кривой, маскирующая присутствие эф­ фекта Болтона. При более «позднем» влиянии границ происходит изменение угла наклона конечного участка, затрудняющее количе­ ственную интерпретацию. Указанные явления диагностируемы: в слу­ чае «раннего» и «позднего» влияния деформированные графики от­ дельных наблюдательных скважин не выходят на общую асимптоту. При откачках вблизи водотоков ложностационарный участок может быть ошибочно диагностирован как участок стабилизации от влия­ ния границы постоянного напора. Сочетание эффекта Болтона с влия­ нием граничного фактора в интервале времени асимптотического участка видно на примере Черемшанского участка (куст 100). Дей­ ствующей границей водоносного горизонта здесь является река, расположенная в 90 м от возмущающей скважины (рис. 28). Присут­ ствие эффекта Болтона обнаруживается по форме временных и ком­ бинированных графиков. Время запаздывания асимптотического участка равно в среднем одним суткам. Откачкой в течение 744 ч достигнута стабилизация уровня за счет контура постоянного напора.

Влияние реки (выполаживающее) на форму графиков прослежива­ ния в диапазоне асимптотических участков, приводит к тому, что выход отдельных графиков на общую асимптоту, как это имело место в предыдущем примере (кусты 73, 39), не наблюдается. Игнорируя факт возможного влияния реки, определим коэффициенты водопро­ водимости по временны^ графикам, используя для этого участки, предшествующие стабилизации. По наблюдательным скважинам, наиболее близким к возмущающим, получены значения kh = 706 — 728 м2 /сутки. Определяем коэффициент водопроводимости способом площадного прослеживания на моменты, отвечающие ложной и дей­ ствительной стабилизации (см. рис. 28). Очевидно, последние вели­ чины можно квалифицировать как действительные параметры (kh = = 462 м2 /сутки). Таким образом, ошибка за счет игнорирования деформации конечных участков вследствие влияния реки составит около 40%. В данном примере факт сочетания эффекта Болтона с граничным фактором аномальности диагностируется по форме комбинированных графиков и поддается коніролю способом площад­ ного прослеживания. Характерно, что прослеживание восстановления не обнаруживает эффекта Болтона, а величина коэффициента водо­ проводимости, рассчитанная этим способом, близка к действительной (рис. 29).

Определенный интерес представляет вопрос об использовании информации, получаемой при восстановлении уровня после откачки, при которой фиксировался эффект Болтона. Анализ опытных дан­ ных, которыми мы располагали (10 опытных кустов), не обнаруживает эффект Болтона в закономерностях восстановления уровня даже

10 м, 2 — 10 м, 3 — 25 м, 4 — 25 м, 5 — 85 м; б — площадного прослеживания на моменты и

г-- гооа

З г

і 2 tg г

Рис . 29. Графики прослеживания восстановления уровня (по данным Р. И. Л а р - ченко, 1970 г . ) :

а — комбинированного прослеживания при опробовании прибрежного участка, расстояния г наблюдательных скважин: 1 — 10 м, 2 — 10 м, 3 — 25 м, 4 — 25 м, 5 — 85 м; б — площад­ ного прослеживания на моменты t: 1 — 5 ч, 2 — 17 ч

тогда, когда он имел место в закономерностях понижения, причем параметры, определявшиеся способами прослеживания восстановле­ ния, оказались близкими к действительным величинам. На этом основании мы делаем вывод о том, что результаты прослеживания понижения и восстановления, являясь качественно неравноценными, могут давать, однако, близкие в практическом отношении величины гидрогеологических параметров.

На основе современных представлений о механизме фильтрации в безнапорных водоносных горизонтах и по результатам анализа

являясь асимптотическими, формируются с запаздыванием от начала опыта по сравнению с закономерностями, получаемыми при опробо­ вании напорных горизонтов. Величина запаздывания изменяется от нескольких минут до нескольких суток. Она зависит, по существу, от неизвестных параметров и поэтому является величиной практи­ чески непрогнозируемой, но достижимой практикуемой продолжи­ тельностью откачек.

2.В зависимости от величины запаздывания асимптотических квазистационарных участков все случаи интерпретации подразде­ ляются на простые, при которых запаздывание не наблюдается или незначительно, и сложные, при которых запаздывание значительно. Поскольку асимптотические квазистационарные участки в однород­ ных пластах практически достижимы даже в сложных случаях, при постановке опытных работ необходимо стремиться к выявлению участков, аппроксимирующихся уравнением Тейса — Джейкоба. Ориентируясь на вероятность сложного случая, необходимо регули­ ровать продолжительность опыта с помощью оперативной докумен­ тации.

3.При наличии асимптотических квазистационарных участков обработка опытных данных может производиться методом Джейкоба. Способы и приемы обработки будут зависеть от вида получаемых за­

ных данных в присутствии эффекта Болтона связана с необходимо­ стью поиска представительного расчетного участка.

4. Для обработки сложных случаев рекомендуются способы ком­ бинированного и площадного прослеживания изменения уровня. Признаком представительности асимптотических участков на комби­ нированных графиках является выход графиков нескольких наблюда­ тельных скважин на общую асимптоту. Влияние граничных факто­ ров аномальности выражается в том, что асимптотические участки

не достигают общего графика или отклоняются от него с увеличением времени. Площадное прослеживание производится на моменты вре­ мени, попадающие на конечные участки получаемых закономер­ ностей изменения уровня и в пределы общего комбинированного графика. Близость значений параметров, рассчитанных площадным и комбинированным способами, является доказательством того, что избранный участок графика аппроксимируется уравнением Тейса — Джейкоба, а полученные на его основе гидрогеологические параметры являются действительными величинами.

5. Игнорирование сложного характера закономерностей измене­ ния уровня при опробовании безнапорных водоносных горизонтов является причиной систематических ошибок при определении основ­ ных расчетных параметров способами временного и площадного прослеживания. Наиболее вероятными такие ошибки становятся при сочетании эффекта Болтона с граничными факторами аномаль­ ности. Ошибки могут достигать в этих случаях многократных вели­ чин и, как правило, в сторону завышения коэффициента водопрово­ димости. Эти ошибки можно устранять применением указанных спо­ собов и приемов обработки и целенаправленной постановкой опыт­ ных откачек.

Г л а в а 6

ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТНЫХ РАБОТ В УСЛОВИЯХ ТРЕЩИННЫХ И ТРЕЩИННОКАРСТОВЫХ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ

Трещиноватые и эакарстованные породы, как правило, характе­ ризуются существенной неоднородностью и анизотропией фильтра­ ционных и емкостных свойств. Это связано с механизмом образова­ ния трещиноватости и закарстованности, а также с различной при­ родой пустот в скальных горных породах.

Помимо трещиноватости, общая пустотность скальных пород определяется их пористостью, кавернозностью и закарстованностью. Под собственно трещинами в геологической литературе в настоящее время понимают нарушение сплошности горных пород без значи­ тельного их смещения вдоль этого нарушения. Трещиноватость рас­ сматривается большинством авторов, занимающихся гидродинами­ ческим анализом движения жидкости в трещиноватых породах, как своеобразная пористость, при которой роль зерен играют блоки породы, а роль пор — разделяющие их трещины [171, 113]. Эти трещины (макротрещины) являются как бы порами первого порядка. В свою очередь блоки породы могут быть либо непроницаемыми, либо пористыми, кавернозными или разбитыми густой сеткой микро­ трещин (поры второго порядка).

Таким образом, в общем случае трещиноватые породы характе­ ризуются двойной природой пустотности. Макротрещины (а также отдельные тектонические зоны, карстовые полости и каналы) в массиве скальных пород являются главными проводниками под­ земных вод и определяют в основном проницаемость трещиноватых пород. Система этих пустот характеризуется повышенной водопроводимостью, относительно низкой (иногда практически ничтожной) емкостью и высокой пьезопроводностью. Проницаемые блоки с пу­ стотами второго порядка характеризуются малой водопроводимостью, повышенной емкостью и относительно низкой пьезопроводностью. Эти пустоты определяют преимущественно емкостные свойства тре­ щиноватых пород.

Роль крупных карстовых полостей в общей емкости трещиннокарстовых пород обычно невелика, так как их суммарный объем