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

Определение эффективных параметров способом площадного про­ слеживания возможно по нескольким наблюдательным скважинам, число которых зависит от степени неоднородности. Возможность определения эффективных параметров по формуле Дюпюи по двум наблюдательным скважинам ограничивается однородными водонос­ ными горизонтами (W < 30% — 40%) .

5. В связи с тем что в реальных условиях эффективные значения параметров даже при длительном возмущении могут быть опреде­ лены далеко не во всех случаях (особенно для безнапорных гори­ зонтов), необходимо по данным опытных работ определять харак­ тер и степень неоднородности и в соответствии с полученными ре­ зультатами выбирать метод оценки эксплуатационных запасов под­ земных вод и расчетные параметры для прогноза.

Г л а в а 11

У Ч Е Т ЕСТЕСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ УРОВНЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ О П Ы Т Н Ы Х ОТКАЧЕК

Анализ результатов опытных откачек показывает, что естест­ венные колебания уровней подземных вод могут существенно влиять на величину понижения и темп его изменения во времени.

Можно выделить следующие основные виды естественных коле­ баний уровня, не зависящие от проведения опыта: 1) под влиянием изменения барометрического давления; 2) под влиянием изменения интенсивности питания водоносного горизонта атмосферными осад­ ками; 3) под влиянием подъемов и спадов уровня в поверхностных водоемах и водотоках. Такие колебания в течение всего опыта могут носить направленный, ритмический или синусоидальный характер.

При обработке результатов опытных откачек и расчетах гидро­ геологических параметров эти колебания, как правило, не учиты­ ваются. Между тем величина и скорость их изменения за время от­ качки (особенно в сильно трещиноватых пластах, обладающих вы­ сокими фильтрационными свойствами) часто вполне соизмеримы с по­ нижениями уровня (в наблюдательных скважинах) и темпом его снижения в скважинах при опытных откачках. Поэтому неучет естественных колебаний уровня может приводить к существенному искажению результатов, получаемых при расчетах параметров и анализе гидрогеологических условий участка опытного куста.

Только в последние годы в отечественных и зарубежных работах [13, 166] появились некоторые рекомендации по учету естественных колебаний уровня при обработке результатов опытных откачек, что связано с развитием интерпретационного направления при анализе опытных откачек.

Когда под влиянием естественных колебаний уровней подземных вод темп их изменения в скважинах в процессе откачек оказывается больше или меньше вызываемого фактическим водоотбором, происхо­

Основные ошибки при анализе результатов опытных работ и рас­ чете гидрогеологических параметров возникают в результате сле­ дующих причин:

1)изменяется угол наклона прямолинейной части временных графиков прослеживания уровня, что по форме графиков не обна­ руживается и приводит к завышению или занижению рассчитанных значений гидрогеологических параметров;

2)изменяется функциональный характер графиков прослежива­ ния уровня, что приводит к неверным выводам о гидрогеологических условиях опытного участка;

3)делается ложный вывод о наличии или отсутствии стабилиза­ ции уровня в процессе опытных откачек;

4)на графиках прослеживания уровня возникают ложные поло­ жительные или отрицательные аномалии;

5)происходит полная деформация графиков прослеживания уров­ ней; они становятся практически неинтерпретируемыми и отбрако­ вываются.

Для исключения этих ошибок необходимо учитывать естествен­ ные колебания уровней подземных вод путем введения соответст­ вующих поправок в замеренные понижения уровня.

Такие поправки целесообразнее всего получать по данным уста­ новленных при естественном режиме соответствующих корреляцион­ ных зависимостей между закономерностями изменения уровня в рас­ четных наблюдательных скважинах и изменением барометрического давления, уровня в реке, уровня в эталонной режимной скважине и т. п.

После установления корреляционной зависимости поправки за счет естественных колебаний уровня в процессе откачки могут быть рассчитаны при условии продолжения измерений соответствующего показателя, положенного в основу построения корреляционной связи.

1. К О Л Е Б А Н И Я У Р О В Н Я ПОД В Л И Я Н И Е М И З М Е Н Е Н И Я

Б А Р О М Е Т Р И Ч Е С К О Г О Д А В Л Е Н И Я

Колебания уровня под влиянием изменения барометрического давления обычно наиболее существенно проявляются в напорных водоносных горизонтах, достигая нескольких десятков сантиметров [35]. В ряде случаев отмечаются колебания с амплитудой до 20 — 25 см и в безнапорных водоносных горизонтах трещинно-карстового и трещинного типа. Они проявляются в виде гармонических или незакономерных колебаний уровня при достаточно длительных от­ качках, либо в виде направленного изменения темпа их снижения при кратковременных.

Так, например, при производстве разведочных работ на Пожня- ель-Седьюском месторождении подземных вод в трещинно-карсто- вом водоносном горизонте напорно-безнапорного типа при ряде опытных откачек по наблюдательным скважинам были получены графики прослеживания уровня настолько деформированные, что их практически нельзя было интерпретировать (рис. 72). Деформа­ ция графиков была обусловлена влиянием колебаний атмосферного

давления. В другом случае на этом же объекте в процессе трехсуточ­ ной откачки происходило постепенное уменьшение атмосферного давления, вследствие чего график прослеживания уровня оказался

некоторого периода перед откачкой в каждой скважине произво­ дятся систематические замеры уровней и одновременно измеряется

* Методика определения барометрического коэффициента изложена, напри­ мер, в работах [35, 69]. В них приводится также методика определения парамет­ ров водоносного горизонта по барометрической эффективности.

барометрическое давление (период таких наблюдений должен опреде­ ляться характером и амплитудой изменения барометрического да­ вления). Затем по каждой из них строится график зависимости ве­ личины изменения уровня Ah от величины изменения атмосферного давления АР, по которому определяется барометрический коэффи­ циент В = ^ (см. рис. 72, а). Продолжая затем в процессе откачки

систематические измерения барометрического давления, на каждый момент времени (см. рис. 72, б ) , можно вычислить поправку к вели­ чине понижения уровня по формуле

с графиком колебаний атмосферного давления. Под влиянием этих колебаний график деформирован настолько, что его интерпретация невозможна. Наблюдения за изменением атмосферного давления и замеры уровней воды в наблюдательных скважинах производились до начала откачки в течение 6 суток, что позволило определить баро­ метрический коэффициент скважины 69, который оказался равным 0,8 (см. рис. 72). Затем была вычислена поправка и приведенная ве­ личина понижения уровня. Порядок расчета приведенных пониже­ ний показан в табл. 35. При вычислении поправки за нулевую вели­ чину было принято атмосферное давление при пуске откачки 740 мм. Контролем правильности введения поправки служат те точки, в ко­ торых атмосферное давление равно начальному. В этих точках вели­ чины приведенного и замеренного понижения уровня равны между собой.

График прослеживания уровня, построенный по рассчитанным величинам приведенных понижений, представлен на рис. 72, в.

Как видно, деформация графика почти полностью устранена (откло­ нение вверх на конечном участке вызвано влиянием слабопрони­ цаемого контура). Полученный график позволил рассчитать величину коэффициента водопроводимости, который составил 1580 ма /сутки, что соответствует результатам определений по другим кустовым от­ качкам, проведенным на этом участке в период относительно устой­ чивого барометрического давления.

2. К О Л Е Б А Н И Я У Р О В Н Я ПОД В Л И Я Н И Е М И З М Е Н Е Н И Я [ИНТЕНСИВНОСТИ

П И Т А Н И Я ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА А Т М О С Ф Е Р Н Ы М И ОСАДКАМИ

Колебания уровней при изменении интенсивности питания водо­ носных горизонтов атмосферными осадками (в частности при ин­ фильтрации дождевых и талых вод или меженном падении уровня) также часто проявляются в процессе опытных и опытно-эксплуата­ ционных откачек и могут существенно отражаться на их результа­ тах. По сравнению с колебаниями уровней под влиянием изменения барометрического давления они носят во времени более плавный и направленный характер. Влияние этих колебаний проявляется, как правило, в виде увеличения или уменьшения темпа снижения уровня при откачках по сравнению с тем, который должен опреде­ ляться только действием водоотбора.

Так на Пожняель-Седьюском месторождении была дважды про­ ведена откачка из скважины 52 в период естественного подъема уровня при снеготаянии и в период его относительно стабильного поло­ жения. Рассчитанные по данным этих откачек значения коэффициента водопроводимости составили, соответственно, 3890 и 1900 м2 /сутки, т. е. в первом случае вследствие подъема уровня он оказался в 2 раза больше.

Обычно откачки проводятся в меженные периоды. Поэтому более часто в процессе откачек происходит естественный спад уровней, что приводит к существенному занижению коэффициентов водопро­ водимости. Особенно сильно процесс естественного спада уровней проявляется при длительных откачках, когда его темп становится соизмеримым или даже превышает темп снижения уровня под влия­ нием откачки воды, либо все снижение уровня обусловлено только естественным спадом. В последнем случае часто делаются совер­ шенно неверные выводы о характере режима движения подземных вод, обусловленного влиянием откачки.

При обработке материалов опытных и опытно-эксплуатационных откачек поправка за счет колебаний уровня под влиянием изменения интенсивности питания водоносного горизонта атмосферными осад­ ками, может быть введена аналогично поправке за счет изменения барометрического давления.

Для введения поправки наиболее целесообразно использовать метод парной корреляции. Для этого на участке должна быть вы­ брана эталонная скважина, которая не будет находиться в зоне влияния откачки. В этой скважине и в скважинах опытного куста естественные колебания уровней воды должны определяться одними и теми же причинами, что позволит установить между ними тесную корреляционную связь. Для установления такой связи необходим более длительный цикл наблюдений, чем при определении баромет­ рического коэффициента скважины, так как колебания уровня под влиянием изменения интенсивности питания водоносного горизонта носят более плавный характер и проявляются во времени медленнее. Чтобы корреляционная связь была корректной, наблюдения за ко­ лебаниями уровня в опытной и эталонной скважинах должны охва­ тывать период, когда они носят такой же характер, как и в процессе проведения откачки, и характеризовать по возможности большую величину изменения уровня. Систематические замеры уровня в этих скважинах следует начинать до начала откачки. Во избежание за­ держки проведения опытных работ в случае необходимости эти на­ блюдения должны быть продолжены и после откачки до получения необходимых материалов. Затем для каждой скважины опытного куста строится график связи колебаний уровня в ней Ah с колеба­ ниями уровня в эталонной скважине Ah3. Он обычно имеет прямоли­ нейную форму. Пример такого графика, построенного для двух

чальной ветви графика (495 м2 /сутки), что трудно объяснимо (см. главу 6). Наблюдения за уровнем по скважине И З вне зоны влияния откачки показали, что в период откачки имел место спад уровня,

S - l g r .

Таким образом, в данном случае неучет естественного спада уровня приводит почти к двухкратному занижению коэффициента водопроводимости.

Однако при неоднородном строении водоносного горизонта и зоны аэрации в разных скважинах амплитуда колебания уровня будет различной в зависимости от изменения водоотдачи пород, глубины залегания уровня, строения зоны аэрации, положения скважины

врельефе [70], причем она может различаться в несколько раз. Поэтому непосредственное перенесение величины падения уровня

содной из режимных скважин на опытную и наблюдательную без соответствующей обработки полученных материалов может привести к существенным ошибкам.

При относительно непродолжительных откачках и плавном на­ правленном изменении уровня во время проведения откачки и в пред­ шествующий период для введения поправки может быть использован способ графической интерполяции или экстраполяции естественной кривой снижения уровня [166].

Если по каждой наблюдательной скважине построить график изменения уровня во времени, начиная за несколько суток до начала откачки и продолжая его до получения линии естественного изме­ нения уровня после восстановления, то интерполяция кривой на период откачки и восстановления дает возможность получить вели­ чину поправки к понижению уровня на каждый момент времени.

При равномерной скорости изменения уровня перед откачкой

инебольшой продолжительности откачки скорость естественного снижения уровня в период откачки может быть принята постоянной

ипоправка определена прямым расчетом (экстраполяция графика).

На рис. 75 приведен хронологический график изменения уровня по наблюдательной скважине 152184 при откачке из скважины 152612 из трещиноватых известняков в долине р. Оки. График свидетель­ ствует, что откачка проходила при четко выраженном неустановив­ шемся режиме. Однако при восстановлении уровня уже через трое суток форма графика становится близкой к наблюдаемой при от­ качке. Это свидетельствует о том, что в данном случае режим под­ земных вод повлиял на ход откачки.

Наблюдения за режимом подземных вод по данной скважине проводились до откачки и после нее. Интерполяция графика есте­ ственного режима и его анализ показали, что за июль 1970 г. скорость