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

уровня, за счет емкостных свойств пласта при обработке откачек гидравлическим методом.

2. В прогнозных расчетах это приводит к занижению расчетных понижений уровня при увеличении проектного расхода по сравнению с опытным.

3. Определение дополнительного питания и расчет параметров с учетом этого питания могут быть выполнены по данным опытных откачек, проведенных при двух разных ступенях возмущения.

4 . У Ч А С Т К И В П Л А С Т А Х СО СЛОЖНОЙ К О Н Ф И Г У Р А Ц И Е Й Р А З Н О Р О Д Н Ы Х Г Р А Н И Ц

В предыдущих разделах данной главы в основном рассматрива­ лись участки, границы которых могут быть сведены к относительно простым геометрическим схемам (угол, полоса, круг). Однако часто реальные природные условия оказываются значительно сложнее и не могут быть схематизированы применительно к имеющимся типовым схемам.

В одних случаях конфигурация границ слишком сложна, тип границ разнороден или наблюдается сложная зональная неоднород­ ность, в других — положение и характер имеющихся границ вообще остается неопределенным и не может быть достоверно установлен в результате съемочных или буровых работ. Такие участки особенно характерны для областей развития неравномерно трещиноватых пород. К этому типу относятся рассмотренные выше Щучинский, Бердичевский и Поперечный участки, где вопрос о форме и характере их действующих границ решался в основном по данным опытноэксплуатационных откачек.

Часто действительные или эффективные параметры вообще практи­ чески не могут быть получены. Но даже при условии их получения они не всегда могут быть использованы для прогнозного расчета из-за неопределенности расчетной схемы.

При этом прогнозные расчеты выполняются обычно гидравли­ ческим методом. Данные для таких расчетов могут быть получены в процессе длительных опытно-эксплуатационных откачек путем установления эмпирического закона изменения уровня во времени. Следует иметь в виду, что при наличии ограниченного дополнитель­ ного питания прямая экстраполяция расхода, достигнутого при откачке, может привести, как показано ранее, к существенным Ошибкам.

Таким образом, при обработке результатов опытно-эксплуата­ ционных откачек в рассматриваемых условиях основными вопросами являются:

1)установление эмпирического закона изменения уровня во времени;

2)установление, насколько полно в достигнутой закономерности изменения уровня отражена реальная природная обстановка;

речного участков иллюстрируют установление характера их гра­ ничных условий на основе установления закономерностей изменения уровня.

Поскольку изложенный способ подбора связан с построением неопределенного количества степенных графиков, вполне естественно стремление найти способ, позволяющий сразу определить пока­

угловой коэффициент графика С является показателем степени времени. В этой же работе приведен ряд конкретных примеров, когда криволинейные полулогарифмические графики становятся прямолинейными в билогарифмическом масштабе.

Такой прием весьма удобен, однако его использование ограни­ чивается следующими соображениями. Структура расчетных формул в замкнутых или частично замкнутых пластах, где наблюдается степенная зависимость понижения от времени, имеет вид:

определяемое конфигурацией границ и положением относительно этих границ опытной и расчетных наблюдательных скважин. Это хорошо видно из структуры формул (8.9) и (8.19) для полосообразного и замкнутого кругового пласта.

Таким образом, построение билогарифмических графиков следует

вестна, что не позволяет использовать этот вид графиков. О величине 5 0 можно судить лишь косвенно. Если начальное понижение уровня в расчетной наблюдательной скважине мало по сравнению с пони­

тено при построении билогарифмических графиков. В противных случаях использование изложенного способа неправомерно.

При построении билогарифмических графиков следует также учитывать, что в координатах lg S—lg t ввиду сильного сжатия шкалы понижений криволинейные графики часто имеют видимость прямолинейных. Поэтому выявленная закономерность всегда должна лроверяться при построении соответствующего графика S -f- t°.

Одной из форм выражения гидравлических показателей, ха­ рактеризующих закономерности изменения понижения уровня при его линейной зависимости от логарифма времени, является предло­ женный В . А. Грабовниковым и Б . М. Зильберштейном метод обоб­ щенных параметров [38, 39].

При использовании этого метода реальные неоднородные пласты со сложной конфигурацией границ заменяются для прогноза неко­ торым условным неограниченным однородным пластом с парамет­ рами, определяемыми по конечным участкам графиков S—lg t.

Таким образом, метод обобщенных параметров следует рассма­ тривать как удобную форму аналитической экстраполяции опытных закономерностей изменения уровня в сложных гидрогеологических условиях.

При этом следует иметь в виду, что если обобщенный коэффи­ циент водопроводимости характеризует темп изменения уровня независимо от местоположения опытного куста, то обобщенный коэффициент пьезопроводности зависит от местоположения опытной и наблюдательных скважин относительно границ и может служить расчетным показателем только применительно к данной схеме распо­ ложения опытного куста, поэтому для расчета удобно использовать

показатель —f-, как это и сделано в работе [39]. Противопоставление

этого метода обычной гидравлической экстраполяции в плане воз­ можности использования полученных данных для прогноза работы водозаборов при схемах, отличных от опытных, неоправдано.

После установления по данным опытно-эксплуатационных откачек эмпирического закона изменения уровня и гидравлических пока­ зателей, его выражающих (или обобщенных параметров), необходимо решить вопрос о том, насколько полно в них отражены гидрогеоло­ гические условия участка (все имеющиеся границы) и о возможности их использования при экстраполяции расхода откачки и изменении системы водоотбора.

При ограниченном дополнительном питании экстраполяция рас­

Вопрос о граничных условиях решается на основе достаточно детального изучения гидрогеологических условий участка и анализа развития депрессионной воронки по площади. Если какие-либо границы не нашли отражения в достигнутых закономерностях

Однако при этом следует иметь в виду, что при влиянии новых границ может измениться закон снижения уровня, в частности, полулогарифмический на степенной.

При дополнительном питании вопрос может быть решен на основе изучения общего баланса подземных вод месторождения и его учета при экстраполяции расхода, как это сделано на Щучинском и Попе­ речном участках.

В целом вопрос о возможности распространения полученных опытных закономерностей изменения уровня на другие условия водоотбора решается приближенно.

Г л а в а 9

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ О П Ы Т Н Ы Х РАБОТ НА П Р И Б Р Е Ж Н Ы Х УЧАСТКАХ

Как уже указывалось в главе 1, одной из основных задач опытных работ, проводимых при опробовании водоносных горизонтов, свя­ занных с поверхностными водотоками и водоемами, является уста­ новление степени взаимосвязи подземных и поверхностных вод. Степень гидравлической взаимосвязи определяется суммарным со­ противлением русловых отложений, обусловленным несовершен­ ством вреза реки в водоносный горизонт, наличием слабопрони­ цаемого заиленного слоя и неоднородностью русловых отложений. В настоящее время благодаря работам Ф. М. Бочевера [27], В . М. Шестакова [135], В . М. Григорьева [40], М. С. Хантуша [129] и других исследователей получены решения, позволяющие охарактеризовать закономерности движения подземных вод в речных долинах с учетом закольматированности русловых отложений, ширины реки и несо­ вершенства ее вреза при установившемся движении, а также для некоторых случаев неустановившейся фильтрации. Случай отрыва уровня грунтовых вод от русла реки не рассматривается.

Гидравлическое сопротивление, связанное с наличием заиленного (закольматированного) слоя, В . М. Григорьев [40] предложил учи­ тывать с помощью двух параметров: коэффициента сопротивления заиленного слоя (А0) и коэффициента перетекания (А). Эти пара­ метры определяются по следующим зависимостям:

вочные значения А 0 , которые он рекомендует принимать для грубых

приближенных расчетов. Эти значения следующие: для горных рек 1—5 суток, для предгорных участков рек 5—10, для равнинных рек 10—15 и для зарегулированных небольших рек 20—30 суток.

Ф. М. Бочевером было получено решение, в котором суммарное сопротивление русловых отложений учитывается путем введения в формулу Форхгеймера дополнительного гидравлического сопро­ тивления:

тивление русловых отложений оказывает наибольшее влияние на понижение уровня при приближении скважины к реке. Так, если принять сопротивление русловых отложений при расстоянии сква­

венно составлять 165% и 250%. С приближением к реке значительно увеличивается и относительная роль сопротивления русловых отло­ жений в общей величине сопротивления. Так, при расстоянии до

ток. Значительное влияние на величину сопротивления русловых от­ ложений может оказывать также ширина реки. Как показали ис­

при оценке эксплуатационных запасов подземных вод, необходимо определить водопроводимость основного водоносного горизонта, коэффициент сопротивления заиленного слоя и ширину реки. Если определение ширины реки и водопроводимости водоносного гори­ зонта во многих случаях больших затруднений не вызывает, то ме­ тодика установления параметра А0 ъ полевых условиях разработана

кин [96]) основаны на предпосылке фильтрационной однородности водоносного горизонта на обоих берегах реки и, кроме того, не учи­ тывают реального строения заиленного слоя. Точность расчетов по формулам, предлагаемым указанными исследователями, сущест­ венно зависит от правильности определения коэффициента .водопро­ водимости.

Поэтому практически в расчетах для условий установившейся фильтрации наибольшее распространение получил метод учета об­ щего сопротивления русловых отложений, предложенный В. М. Шестаковым [135] и основанный на увеличении истинного расстояния от водозабора до реки на величину AL (при этом принимается, что дополнительное сопротивление, связанное с увеличением длины по­ тока на величину AL, будет эквивалентно сопротивлению русловых отложений).

Величина дополнительного сопротивления A L , которая исполь­ зуется при этом методе, связана с параметрами пласта и заиленного •слоя следующей теоретической зависимостью:

и наблюдений за естественным режимом подземных вод была разра­ ботана В . М. Шестаковым, Ю. О. Зеегофером и Е . Л . Минкиным [135, 53, 96]. Этими же авторами было показано, что при большой

определения показали, что в реальных гидрогеологических усло­ виях величина AL, определяемая по предлагаемой методике, полу­ чается существенно зависимой от положения опытной и наблюдатель­ ной скважин, а также от метода определения (наблюдения за естественным режимом или опытные работы). Это связано с тем, что теоретические зависимости, принимаемые для расчетов, полностью не отражают особенностей геологического строения речных долин: фильт­ рационной неоднородности водоносных горизонтов, различий в мощ­ ности и проницаемости заиленного слоя вдоль русла, извилистости русла, несоответствия двухслойной схемы строения русловых отло­ жений, принятой при выводе основных зависимостей, реальным природным условиям.

Особое значение из этих факторов, очевидно, имеет фильтрацион­ ная неоднородность водоносного горизонта. В то же время методика •определения AL, предложенная в работах [53, 96], основана на использовании соотношения понижений уровня в точках, располо­ женных между рекой и опытной скважиной, т. е. как раз по тому направлению, в котором особенно сильно проявляется фильтра­ ционная неоднородность.

ной скважиной, расположенной в створе с наблюдательной, и опыт­ ной скважиной, имеющей номер 2, 3, . . ., п.

Определение величины AL по формуле (9.7) проводится неслож­ ным подбором.

Величина AL, рассчитанная по формулам (9.6) или (9.7), в отли­ чие от AL, определяемой по теоретической зависимости (9.5), яв­ ляется интегральным параметром, в совокупности учитывающим фильтрационную неоднородность, заиленность русловых отложе­ ний, несовершенства вреза русла.

Для оценки изменчивости этой величины в зависимости от места расположения наблюдательной скважины и количества опытных скважин был проведен численный анализ с использованием строгого решения Ф. М. Бочевера [27]. При расчетах принималось, что на­ блюдательная скважина расположена между центральной скважи­ ной и рекой, по направлению, перпендикулярному руслу, а цен­ тральная скважина расположена в 100 м от уреза реки. Расчеты про­ ведены для значений А0, равных 20 и 80 суткам, водопроводимости водоносного горизонта 500 м2 /сутки и ширине реки 55 м.

Как следует из проведенных расчетов, наибольшее значение величина AL принимает на урезе реки (наименьшее в ближайшей наблюдательной скважине). Расхождение в величинах AL, опреде­ ленных по разным наблюдательным скважинам, незначительное (не превышает 10—20%). Однако эти расчеты были выполнены" для однородного в фильтрационном отношении водоносного горизонта. Поэтому для того чтобы величина AL была действительно гидравли­ ческим параметром, ее следует определять по наблюдательной сква­ жине, расположенной в непосредственной близости от центральной, но на расстоянии, превышающем 0,7 мощности опробуемого гори­ зонта для исключения влияния несовершенства скважины. Однако,