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

Приближенно с некоторым завышением коэффициент пьезопро­ водности может быть определен, если пренебречь расположением и конфигурацией очага дополнительного питания, т. е. принять

Фактически всегда R * < 1,5]/а£, поскольку дополнительное питание формируется в пределах депрессионной воронки. Тогда:

образом, при относительно постоянной величине <2Д 0 П в процессе

После определения (? д о п из выражения (8.51) определяется коэф­ фициент водопроводимости.

Возможны варианты, например, при ограниченной фильтрации из рек ввиду слабой пропускной способности аллювия, когда до­ полнительное питание увеличивается практически пропорционально росту дебита откачки. Тогда уклоны временных графиков на разных ступенях откачки практически одинаковы и QR0„ не может быть определено предложенным способом.

3.По соотношению темпа снижения уровня при кратковременных

идлительных откачках с разным водоотбором.

При непродолжительных опытах в первоначальный период дополнительное питание практически еще не проявляется и начинает привлекаться к опробуемой скважине лишь через более или менее продолжительное время с развитием депрессии по площади и на глубину.

Тогда на первом этапе темп снижения уровня определяется суммарным расходом Ql7 а на втором — разностью расходов (Q2 —

*?доп)-

Критерием непроявления дополнительного питания при первом периоде откачки может служить совпадение km, рассчитанных по

площадным и временным графикам.

Второй и третий способы определения дополнительного питания по своему содержанию и физическому смыслу идентичны.

В ряде случаев наличие дополнительного питания может наблю­ даться непосредственно, когда в процессе откачки фиксируется исчезновение или существенное уменьшение расхода родников, поглощение или полное исчезновение поверхностного стока неболь­ ших ручьев и пр. Иногда о наличии дополнительного питания можно заключить лишь по косвенным признакам, в частности по анализу полулогарифмических графиков изменения понижения уровня во времени и по площади.

При анализе графиков изменения понижения уровня о наличии

2.Зависимость рассчитанных значений коэффициентов водопро­ водимости от величины дебита, при этом уклоны временных графиков увеличиваются в большей степени, чем растет дебит (согласно усло­ вию 8.63).

3.Расхождение коэффициентов водопроводимости, рассчитанных по кратковременным и более длительным откачкам в сторону воз­ растания последних.

Если при скачкообразном возрастании дебита значения km, рассчитанные по временным графикам, остаются постоянными, но превышающими значения, рассчитанные по площадным графикам, это свидетельствует об увеличении дополнительного питания про­ порционально росту водоотбора. Если параметры, рассчитанные по временным графикам, уменьшаются, то дополнительное питание ограниченно.

Предложенная методика расчета дополнительного питания и опре­ деления параметров с учетом такого питания может быть исполь­ зована только тогда, когда временные графики прямолинейны, т. е. изменение величины привлекаемого питания за время соот­ ветствующей ступени опыта несущественно.

При длительных откачках из замкнутых или полосообразных пластов, когда наблюдается линейная или коренная зависимость между понижением и временем, для расчета дополнительного питания могут быть использованы угловые коэффициенты графиков при разной величине дебита, построенных в соответствующих коорди­ натах. Определение дополнительного питания в замкнутом круговом пласте по данным эксплуатации Жанайского водозабора рассмотрено в работе [12].

Практически лучшие результаты при определении дополнитель­ ного питания могут быть достигнуты, когда достаточно мощная откачка проводится вблизи локализованного очага разгрузки и в те­ чение относительно непродолжительного времени разгрузка может быть полностью прекращена. При рассредоточенной разгрузке за время откачки, как правило, не удается достичь ее полного перехвата. Это достигается лишь в процессе эксплуатации водозаборов.

Рассмотрим ряд конкретных примеров, иллюстрирующих про­ явление дополнительного питания при откачках, возможности его

в районе сочленения древних складчатых структур с мезокайно-

приуроченный к трещиноватым опокам эоцена. Горизонт напорный, в его кровле залегают относительно водоупорные диатомовые глины, высота напора порядка 30—35 м. Водоносный горизонт получает питание на западе и юге в области выхода водовмещающих пород на поверхность. Разгрузка подземных вод, судя по карте гидроизогипс, осуществляется в центральной части участка восходящей фильтрацией в долину р. Сосьва и ее притоков. Схема расположения опытных и наблюдательных скважин, а также разрез через цен­ тральную часть участка приведены на рис. 61.

Продолжительность групповой откачки 47 суток, суммарный дебит 248 л/сек. Откачка проходила при четко выраженном неуста­ новившемся режиме. В процессе откачки развилась большая депрес-

сионная воронка, захватившая всю центральную часть участка, радиус ее достигал 4—5 км. Предварительно скважина I V p была опробована кратковременной кустовой откачкой с расходом 63 л/сек продолжительностью 13 суток.

Рис. 61. Схема опробования и разрез по / — I в районе куста груп ­

Графики S—lg t по наблюдательным скважинам при обеих откачках имеют очевидную прямолинейную форму без тенденции к выполаживанию (рис. 62, а, б). График S—lg г на конец груп­ повой откачки, несмотря на некоторое рассеяние точек, может быть аппроксимирован прямой линией (рис. 62, в).

Результаты расчета параметров по зависимостям неограничен­ ного пласта сведены в табл. 25.

ниты. Откачка проведена при трех ступенях расхода. Вблизи опро­ бованной скважины на участке протекает ручей, берущий начало из родника и дренирующий подземные воды. В процессе I I и I I I сту-

пеней откачки наблюдалось линейное снижение уровня во времени, что соответствует условиям замкнутого пласта. При откачке-поверх­

По данным непосредственных замеров расход ручья перед началом откачки составлял 15 л/сек. Таким образом, правильность резуль­ татов расчета величины разгрузки подтверждается данными прямых замеров.

Б е р д и ч е в с к и й у ч а с т о к (по данным Ж. П. Ждано­ вой) расположен в пределах Украинского кристаллического щита вблизи г. Бердичева. Опытно-эксплуатационной откачкой из опыт­ ного куста 981, 999 (рис. 63, а) опробованы трещиноватые граниты и мигматиты докембрийского возраста. Трещиноватость водовмещающих пород весьма неравномерна. Точки для заложения опытных скважин были выявлены по данным геофизических работ в пределах зоны тектонического нарушения. Опытный куст расположен в замк­ нутом понижении, где осуществляется восходящая неявно выражен­ ная разгрузка подземных вод. Условия разгрузки иллюстрируются геолого-гидрогеологическим разрезом (рис. 63, б).

В данных условиях единственным способом определения раз­

скважины были оборудованы на трещиноватые граниты и на отло­ жения коры выветривания, представленные глиной с дресвой и щеб­ нем материнских пород. Кроме того, велись наблюдения по широкой сети колодцев, оборудованных на четвертичные пески. Реакция на откачку наблюдательной скважины 1001, оборудованной на кору выветривания, и колодцев подтвердила проницаемость глинистых отложений коры выветривания и, следовательно, наличие разгрузки подземных вод на данном участке при имевшем место положении уровня подземных вод до начала откачки.

В первый период откачки в течение 14 суток работала одна сква­ жина 999 с расходом 1334 м3 /сутки. График S—lg t по наблюдательным

З + +14

633

1-ЮООО

dАбс.отм.

м

откачке из скв. 999; г — графики временного прослеживания при откачке из скважин-981, 999. 1 — песок; 2 — лёссовидный суглинок; 3 — глины коры выветривания; 4 — трещиноватые граниты; 5 — статический (а) и динамический (б) уровни; 6 — наблюдательные скважины на трещиноватые граниты (а) и на отложения коры выветривания (б); 7 — колодцы, осушен­ ные при откачке (о) и действующие (б) (по данным Ж. П. Ждановой, 1970 г., Украин­

ский кристаллический щит)

уровни в колодцах не понижались, т. е. весь водоотбор был обеспечен

лаживаться, что свидетельствует о постепенном возрастании доли обеспеченного питания в общем расходе скважины.

Начальные прямолинейные участки графиков S—lg t позволяют определить коэффициенты водопроводимости и пьезопроводности

имеют прямолинейный характер (рис. 63, г). Часть колодцев, кап­ тирующих четвертичные пески, была полностью осушена, а в дру­ гих — уровень постоянно понижался. Характер графиков S—lg t в конце откачки свидетельствует о том, что рост доли обеспеченного питания в общем водоотборе прекратился.

Значение коэффициента водопроводимости, определенное по ко­ нечным участкам графиков S—lg t без учета дополнительного пи­ тания, составляет 390 м2 /сутки, т. е. почти в 2,5 раза превышает его действительное значение. Следовательно, величина питания за счет сокращения естественной разгрузки на втором этапе откачки

Анализ результатов откачки позволяет рассчитать величину дополнительного питания за счет сокращения естественной раз­ грузки по формуле (8.66), поскольку на величину С х оно не влияет.

Таким образом, в данных гидрогеологических условиях вели­ чина неявно выраженной разгрузки подземных вод на опытном участке не могла быть определена другими способами. Единственным достаточно надежным способом определения локализованной неяг.но выраженной разгрузки является анализ опытных закономерностей

изменения уровня при опытно-эксплуатационной откачке, прове­

н е в а) расположен в долине рч. Беркуты в Малом Каратау. Водовмещающими породами являются трещиноватые и закарстованные карбонатные породы тамдинской серии кембрия—ордовика, к ко­ торым приурочен безнапорный водоносный горизонт. Разгрузка подземных вод в пределах участка осуществляется непосредственно в русло реки и частично родниковым стоком. Гидрогеологическая схема участка ясна из рис. 64. Среднегодовой расход реки равен 315 л/сек. Во время проведения опытных работ он изменялся в пре­

На участке была проведена длительная (7 месяцев) групповая откачка из трех скважин (400, 426, 428) со ступенчатым изменением расхода. В процессе откачки с расходом более 200 л/сек сток в реке прекращался, а родники срабатывались частично или полностью.

Весь период откачки в связи с разновременностью включения и отключения отдельных скважин, а также нестабильностью работы насосов разбит на несколько расчетных периодов, в течение которых расход системы был относительно стабилен. Расход реки в отдельные периоды также менялся. Менялась и доля обеспеченного питания в общей величине расхода. В таких условиях, как показано выше, должно наблюдаться уменьшение коэффициентов водопроводимости, рассчитанных без учета дополнительного питания, при возрастании дебита откачки. Действительно, расчеты показывают заметную обратно пропорциональную зависимость коэффициентов водопрово­ димости от величины возмущения. Эта зависимость иллюстрируется

Соотношение полученных на разные периоды значений km и соот­ ветствующих им расходов показывает, что при росте водоотбора увеличилось дополнительное питание, оставаясь относительно ста­ бильным в отдельные периоды.

Однако оно увеличивалось существенно медленнее по сравнению с ростом водоотбора. Проведенные расчеты показывают, что в про­ цессе второго, третьего и четвертого периодов откачки при расходе соответственно 75, 93 и 170 л/сек дополнительное питание было порядка 50—70 л/сек. Поэтому действительное значение коэффи­ циентов водопроводимости, рассчитанное по формуле (8.51), 310— 350 м2 /сутки.

Определение параметров без учета дополнительного питания помимо их нестабильности от величины возмущения приводит также к нестабильности полученных значений в зависимости от режима реки.

Сравним две группы коэффициентов водопроводимости, опре­ деленных по временным графикам по одним и тем же наблюдательным