что такое створ скважин

ТИПЫ НАБЛЮДАТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И БАЛАНСОВЫХ УЧАСТКОВ

В состав опорной наблюдательной сети входят:

А) региональные створы наблюдательных скважин, закла­дываемые в типичных гидрогеологических и водохозяйственных условиях;

Б) локальные створы наблюдательных скважин для деталь­ного изучения режима и баланса подземных вод в сложных природных и интенсивно нарушенных условиях;

В) «конверты» и кусты скважин, служащие для расчета баланса грунтовых вод при двухмерном в плане движении и исследовании перетекания грунтовых и напорных вод по вертикали, оценки баланса межпластовых водоносных гори­зонтов;

Г) гидрометрические водомерные посты и створы на реках, каналах и озерах для наблюдений за горизонтами воды и расходами открытых водотоков, где отсутствует опорная наблюдательная сеть;

Д) ключевые балансовые участки и балансовые площадки, на которых режимные наблюдения за подземными водами допол­няются экспериментальными наблюдениями за основными элементами общего водного баланса (осадки, водоподача на орошение, потери водотоков на инфильтрацию, дренажный сток, суммарное испарение, влагозапасы в зоне аэрации и т. п.), необходимыми для составления общего водного баланса и оценки процессов формирования режима, питания и в целом баланса подземных вод.

В состав специальной наблюдательной сети входят:

А) короткие створы наблюдательных скважин с небольшими расстояниями между скважинами (50—250 м), необходимые для расчета гидрогеологических параметров, проведения деталь­ных расчетов элементов баланса подземных вод в сложных гидрогеологических и водохозяйственных условиях и воз­действия различных искусственных факторов;

Б) плановые группы из одиночных наблюдательных скважин, позволяющие выделить среди них расчетные «конверты» сква­жин и рассчитать элементы баланса подземных вод для сложных потоков грунтовых вод в плане при различных искусственных факторах;

В) опытные балансовые участки, на которых должна быть детальная сеть наблюдательных скважин, кустов ярусных пьезометров на разные водоносные горизонты, а также система экспериментальных установок (дождемеров, испарителей, лизи­метров и т. п.) для наблюдения за элементами общего водного баланса, баланса влаги в зоне аэрации, а также за работой тех или иных сооружений (дренажей, эксплуатационных скважин и т. п.);

Г) гидрометрические створы и водомерные посты на реках, каналах, водохранилищах.

Специальная наблюдательная сеть может создаваться одно­временно с опорной, так как одна дополняет другую.

Проектирование той и другой наблюдательной сети должно базироваться на гидрогеологическом районировании данной территории с учетом развития народного хозяйства. Расстояния между наблюдательными скважинами указаны в гл. 2.

Продолжительность работы специальной наблюдательной сети определяется сроком проектирования и эксплуатации тех или иных водохозяйственных систем, для обоснования которых организуются водно-балансовые исследования. С течением времени действующая наблюдательная сеть скважин и постов может менять свое назначение, а также использоваться для контроля состояния земель, определения мелиоративного эф­фекта мелиораций и для охраны окружающей среды.

В условиях одномерного в плане потока грунтовых вод, дренируемых рекой, направления створов наблюдательных сква­жин нормальны к урезу реки и гидроизогипсам (рис. 31, а, б). Первую скважину закладывают около уреза реки, дубли­рующую— на противоположном берегу. Эти скважины необ­ходимы для того, чтобы отразить в расчетах граничное условие первого рода.

Вторую скважину располагают в нескольких десятках мет­ров от первой; вместе с первой используется для расчета

Коэффициента уровнепроводности грунтового потока а= —

По данным о колебании уровней грунтовых вод при паводках в реке. Следующие скв. 3 — 5 и т. д. предназначены для расчета интенсивностей питания грунтовых вод сверху и их состав­ляющих за длительное время, т. е. величин инфильтрации осадков и^Дт и испарения этих вод «AS. Расстояние между последними скважинами примерно равно (2-4-3) yfat.

Для одномерного потока вод широко применяются метод конечных разностей и аналитический метод. Каждая скважина в первом методе оказывается в середине расчетного элемента потока, во втором — первая и вторая (смежная) скважины ограничивают собой расчетный элемент потока.

По возможности весь створ наблюдательных скважин стремятся расчленить на непрерывный ряд контактирующих между собой расчетных элементов потока. Для каждого из них по данным режимных скважин рассчитывают элементы баланса грунтовых вод за годовой цикл. В целях уточнения форм гидроизогипе при закладке скважин предусматривают несколько одиночных неглубоких скважин, оборудуемых по бокам основ­ного створа (см. рис. 31, а).

Рис. 31. Схемы расположения наблюдательных скважин в створах по потоку при одномерном в плане (а) и двухмерном (б) движении вод:

/ — водопроницаемые и водоносные отложения; 2- расчетный элемент потока; 3 4 скважины (3 — наблюдательная, 4 расчетная наблюдаїельная); 5— гидрОизогипсы

Протяженность створа скважин зависит от цели, пресле­дуемой расчетами баланса вод. Обычно створы продолжаются до водораздела подземных вод или другой реки, ограничи­вающей данный земельный массив в плане. Границами створа могут быть и сечения потока при резких изменениях в рельефе местности (бровки возвышенностей, депрессии в рельефе, контакты водоносных пород с непроницаемыми породами и т. п.), что часто совпадает с геоморфологическими грани­цами.

В условиях радиальных потоков, распространенных вблизи излучин рек, движения вод могут быть сходящимися и расходящимися в плане (см. рис. 31,6). При двухмерном в плане движении вод наиболее подходит для расчетов метод конечных разностей (см. гл. 2). Кроме основного створа скважин, ориентированного по потоку вод (скв. 1—4), в обязательном порядке закладываются по одному дополни­тельному боковому створу с каждой стороны (скв. 5—7 и 8—-10), которые позволяют уточнить построение гидроизогипс и определение размеров в плане для расчетного элемента потока. На реках (см. рис. 32), оборудуют водомерные посты вблизи скв. 1.

Размещение наблюдательных скважин вдоль створов, ориен­тированных по потоку грунтовых вод, облегчает выбор расчетных схем (моделей) и помогает увязать результаты расчета элементов баланса грунтовых вод, особенности их режима с геоморфологией, региональной динамикой подземных вод и достичь полноценного изучения формирования подземных вод больших территорий при минимальной затрате материаль­ных средств.

На различных аллювиальных террасах в долинах рек и междуречном водораздельном массиве створы наблюдательных скважин закладываются также по потоку вод и изображены на рис. 32. На каждой террасе должно быть не менее двух скважин, расположенных по потоку вод при одномерном движении в плане (см. рис. 32, а). Вблизи границ потока в пределах поймы и низких надпойм применим аналитический метод расчета пита­ния грунтовых вод сверху. В удалении от рек (высокие террасы, водораздельное плато) применяется метод конечных разностей. Кроме гидрогеологического разреза по потоку вод следует учитывать возможную двухмерность потоков в плане.

Заслуживают внимания водоразделы и уступы террас, около которых закладываются наблюдательные скважины для получе­ния данных о режиме грунтовых вод на границах потока (см. рис. 32, б).

В случаях многослойного строения междуречных массивов, заключающих кроме грунтовых межпластовые воды, например подморенные (рис. 33) как в четвертичных, так и в коренных отложениях, в балансе может иметь значение перетекание этих вод по вертикали, особенно в том случае, если отмечается значительная разность напоров воды по вертикали и породы разделяющих слозв имеют заметную водопроницаемость (см. гл. 2).

Для исследования баланса грунтовых вод закладывают створ мелких скважин (см. рис. 33, скв. 1—9) на глубину минимального стояния этих вод. Для изучения баланса меж­пластовых вод в подморенных отложениях закладывают створ скважин большей глубины (1—7) и, наконец, на подстилающий напорный водоносный горизонт в коренных отложениях — створ глубоких скважин (1—7). На грунтовые воды заклады­вают максимальное число наблюдательных скважин, значи­тельно меньше—на первый и еще меньше на второй меж­пластовые напорные горизонты.

Для каждого водоносного горизонта применяют методы конечных разностей и аналитический (гл. 2) с учетом пере­текания вод по вертикали. Большое внимание уделяют плано­вому расположению дополнительных наблюдательных скважин на местности в случаях отклонения линий токов от направления створа. При отклонениях этих токов от направления створа, превышающих 30°, боковые скважины для уточнения формы

1—2- уровни грунювых вод (I — в начальный момент времени, 2- на копец расчетного промежутка времени); 3 наблюдательная скважина и ее номер

Рис. 33. Схема расположения наблюдательных скважин на междуречье при трех-четырех водоносных горизонтах:

Гидроизогипс закладывают с обеих сторон створа.

На рис. 33 приведен пример междуречного массива, в пределах которого оборудовано пять кустов наблюдательных 152
скважин на все три водоносных горизонта и, кроме того, столько же дополнительных кустов на два верхних водоносных горизонта, не считая мелких скважин на грунтовые воды.

При изучении режима и баланса линз пресных грунтовых вод, плавающих на соленых (рис. 34), что часто встречается в зоне эоловых песчаных отложений в полупустынях, пустынях и приморских дюнах, длинные створы наблюдательных скважин располагаются вдоль длинной оси линзы. Поперек этого створа закладывают до трех коротких створов, которые позволяют выделить в пределах линзы расчетные элементы потока, учитывающие двухмерность движения вод в плане.

Около большинства мелких скважин на грунтовые воды проходят глубокие наблюдательные скважины на подсти­лающие высокоминерализованные воды, на которых форми­руется линза пресных вод.

Режим пресных и минерализованных вод наблюдают одно­временно. При этом фиксируют общую минерализацию тех и других вод, определяют плотность и вязкость нижнйх вод, особое внимание обращают на тщательность изоляции пресных вод в скважинах, заложенных на глубокие воды.

Расчет питания грунтовых вод производят с учетом плот­ности и вязкости воды по вертикали, особенно тщательно при минерализации соленых вод более 30—40 г/л [4].

Наблюдательная сеть скважин на подгорных шлейфах и предгорных равнинах должна пересекать типичные конусы выноса, их сочленение с пролювиально-аллювиальной равниной по главному направлению подземного стока, идущего от гор к рекам (рис. 35).

Каждая гидрогеологическая зона —инфильтрации поверхно­стных вод (в пределах галечниковой части конусов выноса), транзита подземных вод, выклинивания их, вторичного погру­жения и прибрежная зона влияния реки —должна иметь хотя бы по одному расчетному ключевому участку с расчетными створами наблюдательных скважин. Такие створы в зоне инфильтрации пересекают ирригационные каналы и исполь­зуются для расчета потерь поверхностной воды на инфильтра­цию, расчета площадного питания грунтовых вод и их стока в нижерасположенные по рельефу зоны.

Кроме анализа естественного режима грунтовых вод, под­счета их баланса по зонам, в данных условиях необходимо учитывать искусственные факторы, включающие расходы и горизонты воды в каналах, реках, дренах, водоподачу на

I — коренные породы; 2 — галечник; 3- песок; ‘/-супесь; J-суглинок; 6—уровень грунтовых вод; 7 —источник.

Рис. 34. Схема расположения наблюдательных скважин вдоль длинной оси линзы пресных вод, залегающих на соленых водах:

Рис. 35. Схема расположения наблюдательных скважин на подгорной и предгорной наклонных равнинах:

I—V- зоны (I — инфильтрации поверхностных вод и осадков. II — транзита подземного стока, III — выклинивания подземных вод, IV — вторичного погружения грунтовых вод, V — прибрежная)

Рис. 36. Расположение наблюдатель­ных скважин на опытном балансовом участке в условиях орошения:

Орошение, а также другие элементы водного баланса—испаре­ние, транспирацию растений, сток сбросных вод и т. п.

Для детального изучения формирования баланса грунтовых вод с всесторонним учетом влияния различных факторов поливного орошения или с определением эффективности раз­личных дренажей и агротехнических мероприятий организуют опытные балансовые участки. Такие участки, например, необхо­димы в каждой из указанных выше зон предгорной и подгорной области (см. рис. 35).

Обычно балансовые участки (рис. 36) оконтуриваются водотоками (каналами, распределителями и дренирующими коллекторами), естественными депрессиями и эрозионными формами рельефа. Площадь их может составлять 100 — 200 га. На этих участках соблюдают общепринятые для окружающих территорий режимы орошения. На типовых поливных картах орошения тех или иных сельскохозяйственных культур обо­рудуют сгущенную сеть наблюдательных скважин, включая кусты их на разные водоносные горизонты по вертикали. На специальных площадках проводят наблюдения за суммарным испарением, транспирацией растений, влагозапасами в зоне аэрации и т. п. С целью оценки влияния глубины до воды на ее баланс организуют наблюдения за элементами этого баланса по лизиметрам с большой повторностью.

Балансовые участки, входящие в состав опорной наблюда­тельной сети с естественным режимом, целесообразно имено­вать ключевыми, а входящие в состав специализированной сети — опытными. На тех и других участках детально наблю­дается режим грунтовых и межпластовых, часто напорных вод. Балансовые участки автономны в том смысле, что определение элементов баланса не зависит от данных аналогичных наблюде­ний на смежных территориях.

Элементы водного баланса на поверхности — сток, испаре­ние, осадки, водоподача на орошение и дренажный сток — наб­людаются с помощью гидрометрических устройств стационар­ного типа и на испарительных площадках с помощью весовых испарителей (типа ГГИ-500; FFM-3000, Б-1000 и т. п.), сети наземных дождемеров и плювиографов, насадок на водотоках и т. д. [4].

На склонах водосборов оборудуются водно-балансовые и стоковые площадки по примеру ВНИГЛ. С лх помощью определяют сток поверхностных вод, подземный сток верховод­ки по горизонтали и вертикали и детальные элементы водного баланса по уравнению (215).

Для типичных участков зоны аэрации составляют водный баланс почвенно-грунтовой призмы согласно уравнению

Где Сх и С2 —начальный и конечный влагозапасы в зоне аэрации, считая от ее дневной поверхности до зеркала грунтовых вод; п — полная влагоемкость грунта в объемном выражении, равная пористости за вычетом объема защемлен­ного воздуха; wa — величина интенсивности влагообмена зоны аэрации с атмосферой или с дневной поверхностью, наблюдае­мая в течение расчетного промежутка времени At.

Если за данный промежуток времени At на типичных участках были экспериментально определены: осадки X, расход воды на орошение /ор, испарение осадков с поверхности Zoc, испарение поливных вод (не успевших просочиться в почву) Zop и испарение совместно с транспирацией растительностью той влаги, которая была накоплена ранее в зоне аэрации или которая уже просочилась (включая влагу из грунтового потока) Za, то при отсутствии поверхностного стока и аккумуляции влаги на поверхности (конденсацией водяных паров пренебре­гаем) величина влагообмена зоны аэрации с атмосферой на данном участке

X+ /ор — Zoc — Zop — Za. (217)

Зная величину waAt, а также левую часть равенства (216), из последнего можно вычислить размер подземного стока с участка или балансовой площадки за время At, происходящего как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, т. е.

Сумму величин J^2 —sjAt.

Кроме того, из выражения величины влагообмена зоны аэрации с атмосферой w’aAt и уравнения водного баланса на поверхности всего балансового водосбора получим

W’aAt = X—(Z—Kl) + (Il—I2)—D1, (218)

Рнс. 37. Схема расположения наблюдательных скважин в бассейне малой реки:

Рис. 38. Гидрогеологический разрез 1-І (см. рис. 37):

Величина питания грунтовых вод сверху wAt связана с величиной влагообмена зоны аэрации с атмосферой waAt следующим образом:

Где В2—изменение запаса влаги в зоне аэрации за время At, считая ее от дневной поверхности до наивысшего положения подпертой капиллярной каймы.

В формуле (219) искомая величина w’aAt, а в формуле (218) — [Z—Ky). Все другие методические указания по расчетам баланса влаги в зоне аэрации даны в работе [4]. Величина питания грунтовых вод wAt определяется по режимным данным.

Общая компоновка одиночных, кустовых и наблюдательных скважин на створах иллюстрируется рис. 37 и 38.

Границы балансовых водосборов совпадают с водораздель­ными линиями, реками и линиями тока, проходящими через замыкающий гидрометрический створ на малой или средней реке. В каждом районе имеются «конверты» скважин и короткие их створы, позволяющие анализировать режим и баланс грунтовых вод рассмотренными выше методами.

Если в бассейне малой реки балансовые районы выделены в согласии с геоморфологией местности (см. рис. 37), то на междуречном массиве границы районов часто совпадают с гидроизогипсами, позволяющими четко оконтурить балансовые территории каждого района. Районы подразделяются на участ­ки более однородные по глубине стояния грунтовых вод, растительности, почвам, а также по строению зоны аэрации и типам баланса грунтовых вод (см. гл. 4).

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Створ наблюдательных скважин располагается нормально к урезам водотоков, водоемов, которые наиболее удобны в тех местах, где они прямолинейны в плане. Желательно одну из наблюдательных скважин закладывать на месте водораздела грунтовых вод, что позволит применить более простые расчетные зависимости величины питания грунтовых вод от краевых условий. [1]

Региональные кусты и створы наблюдательных скважин располагаются на больших пространствах, пересекая крупные морфологические элементы рельефа, и в основном должны быть заложены по направлению потока подземных вод. Результаты наблюдения по этим скважинам используются для расчета элементов баланса грунтовых во [ (, перетекания их в подстилающие слои пород и для составления общего водного баланса. В частности, оценка взаимосвязи подземных вод разных водоносных горизонтов производится по данным кустов ярусно расположенных скважин. [2]

По возможности весь створ наблюдательных скважин стремятся расчленить на непрерывный ряд контактирующих между собой расчетных элементов потока. Для каждого из них по данным режимных скважин рассчитывают элементы баланса грунтовых вод за годовой цикл. [3]

Применение аналитического метода для расчета питания грунтовых вод имеет еще и то преимущество, что створы наблюдательных скважин могут отклоняться от направления движения подземных вод в плане. [10]

При изучении режима и баланса линз пресных грунтовых вод, плавающих на соленых ( рис. 34), что часто встречается в зоне эоловых песчаных отложений в полупустынях, пустынях и приморских дюнах, длинные створы наблюдательных скважин располагаются вдоль длинной оси линзы. Поперек этого створа закладывают до трех коротких створов, которые позволяют выделить в пределах линзы расчетные элементы потока, учитывающие двухмерность движения вод в плане. [15]

Источник

Что такое створ скважин

РУКОВОДСТВО ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА РЕЖИМОМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Даны методические указания по организации режимных наблюдений, размещению точек наблюдений в различных гидрогеологических условиях. Приведены методы измерений уровня воды, дебита, температуры и химического состава подземных вод. Описаны способы определения гидрогеологических параметров и формы обработки полученных материалов.

Для инженеров и техников гидрогеологов, работающих на изысканиях для гидротехнического строительства.

Изучение режима подземных вод является одним из основных элементов в общем комплексе гидрогеологических исследований, проводящихся для гидротехнического строительства. Режим подземных вод изучают путем систематических наблюдений за изменениями во времени и пространстве их уровня, дебита, химического состава и температуры.

Эти наблюдения позволяют количественно охарактеризовать процесс формирования и настоящее состояние подземных вод, дать прогноз изменений гидрогеологических условий для периода строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений. На основе данных режимных наблюдений делают также прогноз подпора подземных вод в прибрежной зоне водохранилищ и каналов. Данные наблюдений в периоды паводков позволяют определить гидрогеологические параметры не только отдельных участков, но и берегового массива в целом, что особенно важно при изучении водопроницаемости трещиноватых и закарстованных скальных пород.

Колебания уровня подземных вод, их температуры и химического состава отражают влияние всей совокупности природных факторов, поэтому гидрогеологические прогнозы, сделанные с использованием расчетных параметров, определенных по данным режима подземных вод, являются наиболее достоверными.

Недоучет особенностей режима подземных вод или недостаточно правильный его анализ приводят к неправильному прогнозированию развития во времени процессов подпора, ошибочному расчету водопонижающих и дренажных скважин, ограждающих сооружения и их строительные котлованы, неправильной оценке воздействия агрессивных вод на сооружения и пр.

Вопросам изучения режима подземных вод посвящены труды многих ученых. Наиболее значительные из них помещены в прилагаемом списке литературы. Особенности изучения режима подземных вод при гидроэнергетическом строительстве кратко отражены в соответствующих пособиях по инженерно-геологическим изысканиям [3], однако специальное руководство по этому вопросу было выпущено Гидропроектом последний раз в 1952 г. [12]. В связи с этим назрела актуальная необходимость выпуска настоящего Руководства, которое отражает современный уровень знаний по рассматриваемому вопросу.

Руководство составлено с учетом необходимости всестороннего использования данных режимных наблюдений при инженерно-геологическом обосновании проектов, строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений. В нем не рассмотрены особенности проведения режимных наблюдений в условиях многолетней мерзлоты при обосновании водозаборов подземных вод и мелиоративного строительства, для которых имеются специальные инструкции.

В Руководстве учтены замечания, сделанные при просмотре рукописи В.В.Каякиным, А.Г.Степаненко и А.И.Рудавским (Гидропроект), Ю.М.Гуревичем (Ленгидропроект), A.M.Рыбаковым (Куйбышевгидропроект).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Под режимом подземных вод понимают процесс изменения уровня, расхода, температуры и химического состава подземных вод во времени и пространстве. Различают естественный и нарушенный режим подземных вод.

Естественным режимом считают такой, который обусловлен воздействием различных природных факторов: климатических, геоморфологических, гидрологических и гидрогеологических. Нарушенный режим формируется под воздействием искусственно создаваемых факторов. Так, в условиях гидротехнического строительства в зонах влияния водохранилищ, каналов, плотин возникают новые гидрогеологические и инженерно-геологические процессы и явления: подтопление, заболачивание и переработка берегов, изменение условий мелиоративного состояния земель, гидрохимических условий и др. Прогноз их дается на основе изучения естественного режима подземных вод, а затем проводятся наблюдения за нарушенным режимом.

2. Задачами наблюдений за режимом подземных вод при гидротехническом строительстве являются:

изучение условий формирования подземных вод в годовом и многолетних циклах как для естественного режима, существовавшего до постройки сооружений, так и в условиях измененного режима, возникшего в период их строительства и эксплуатации;

установление поверхности зеркала водоносных горизонтов на различные периоды времени до и после нарушения их естественного режима;

выявление взаимосвязи водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водами;

определение условий фильтрации на участке размещения плотины и в нижнем бьефе;

определение условий фильтрации из каналов и водохранилищ и развития подпора подземных вод по их берегам;

приближенное определение основных гидрогеологических параметров: коэффициентов фильтрации, водопроводимости, уровнепроводности и пьезопроводности, водоотдачи и недостатка насыщения, размеров инфильтрационного питания атмосферными осадками, фильтрационного сопротивления ложа реки или водохранилища;

выяснение изменений во времени химического состава и агрессивности подземных вод, в том числе содержания неустойчивых компонентов, влияющих на работу водопонижающих скважин, выявление газоносности подземных вод.

Результаты изучения режима подземных вод используют для оценки потерь на фильтрацию воды под сооружением и в обход его, для проектирования противофильтрационных и дренажных мероприятий, расчета притока воды к строительным котлованам и составления проекта искусственного понижения уровня подземных вод оценки водоудерживающей способности водохранилища, расчетов подпора и подтопления территорий, оценки явлений механической и химической суффозии грунтов и степени агрессивности подземных вод, омывающих сооружения.

Для решения каждой из перечисленных задач требуются особое размещение наблюдательных точек и определенный комплекс наблюдений, которые надо учитывать при составлении программы и выполнении работ. В состав наблюдений могут входить измерения уровней, дебита и температуры воды в наблюдательных скважинах и колодцах; замеры дебита и температуры воды в источниках; отбор проб воды на определение физических свойств и химического состава воды из наблюдательных скважин, колодцев, источников, поверхностных водотоков и водоемов.

Продолжительность наблюдений на стационарной сети может составлять от полутора до нескольких лет, а в особо сложных случаях сроки работы режимной сети вообще не ограничиваются. Во всех случаях стационарные наблюдения должны продолжаться в течение не менее одного гидрологического года. Весьма длительными режимные наблюдения могут быть, например, при возведении гидротехнических сооружений на грунтах, которые могут подвергаться после подпора химическому растворению и выщелачиванию, суффозионному размыву и др.

К кратковременным режимным наблюдениям относятся наблюдения в процессе бурения скважин за колебанием уровня подземных вод и фонтанированием скважин, наблюдения в процессе опытно-фильтрационных работ и при проходке горных выработок. Обычно они бывают непродолжительны и в состав наблюдений стационарной режимной сети не включаются.

Так как все элементы режима испытывают сезонные колебания, то для приведения данных кратковременных наблюдений к одному периоду в них вносят соответствующие поправки после установления общих закономерностей режима подземных вод. Наиболее достоверными являются поправки, полученные по данным стационарных наблюдений, проведенных в условиях, аналогичных с пунктом, где произведено кратковременное наблюдение. После внесения поправок и приведения данных эпизодических наблюдений к определенной дате или периоду они могут быть использованы для построения гидрогеологических карт и профилей. Комплекс и порядок кратковременных наблюдений подробно рассматриваются в пособиях по гидрогеологической документации.

4. Для производства стационарных режимных наблюдений в состав программы изысканий включают проект организации режимной сети, в которую входят буровые скважины (называемые скважинами режимной сети, скважинами стационарной сети, пьезометрами, наблюдательными скважинами), шурфы, дудки, колодцы, источники и водомерные посты, устанавливаемые на открытых водоемах и водотоках.

Схему режимной сети намечают в соответствии с геологическими, геоморфологическими и гидрогеологическими условиями района проектирования гидротехнических сооружений. Она зависит от расположения и характера этих сооружений, а также от стадии их проектирования и состояния строительства. Для обоснования размещения наблюдательных точек сети используют все имеющиеся данные ранее проведенных изысканий и исследований, а также фондовые и архивные материалы.

Проект организации режимной сети согласовывают с программой инженерно-геологических изысканий с тем, чтобы скважины стационарной сети по возможности совпадали с разведочными скважинами. Стационарная сеть должна быть согласована также с опытно-фильтрационными работами, так как при производстве опытных откачек, наливов и нагнетаний используют результаты наблюдений за естественным режимом подземных и поверхностных вод.

Размещение скважин режимной сети на строительных площадках надо согласовывать с Генеральным планом строительства, чтобы эти скважины не мешали производству строительных работ и могли быть сохранены для последующих наблюдений в период эксплуатации сооружений. В случае ликвидации наблюдательных скважин они должны быть тщательно затампонированы.

Проект организации сети должен предусматривать: типы наблюдательных скважин в различных водоносных горизонтах с указанием диаметров бурения, крепления обсадными трубами, изоляции водоносных горизонтов; конструкцию фильтров, их диаметры и длину рабочей части; внешнее оборудование скважин. В проекте должны быть предусмотрены также мероприятия, обеспечивающие сохранность каждой наблюдательной скважины и указаны условия ее ликвидации. Все точки стационарной сети должны иметь топографическую привязку с указанием абсолютных отметок нулевых точек, от которых ведут измерение уровня воды.

При осуществлении проекта в натуре производитель работ должен проверить до начала бурения, насколько намеченное для скважины место подходит для производства буровых работ и ведения последующих наблюдений.

После бурения скважин и получения новых данных о геологическом строении и водоносности пород в проект могут быть внесены дополнения и изменения.

5. Наблюдения за режимом подземных вод надо предусматривать в программах изысканий для составления схемы использования реки, проекта гидротехнического сооружения и рабочей документации, а также проводить их в периоды строительства и эксплуатации сооружения.

При изысканиях для составления схемы использования реки режимные наблюдения могут проводиться в отдельных точках или по поперечникам из небольшого количества скважин в районе створов первоочередного гидроузла, а также на водоразделах для решения принципиальных вопросов, возникающих при выборе объекта строительства: водоудерживающей способности водохранилища, возможности возникновения и развития крупных оползней, опасности растворения и выщелачивания соленосных пород и др. При выборе варианта режимные наблюдения проводят на участках всех конкурирующих створов.

При изысканиях на стадии проекта, когда местоположение плотины и других сооружений гидроузла выбрано, режимная сеть скважин должна достаточно подробно характеризовать участки примыканий и основания плотины, места расположения глубоких строительных котлованов, а также типовые участки на водохранилище.

В период строительства режимную сеть дополняют пьезометрами, по которым ведут наблюдения за депрессионной воронкой, образующейся в результате откачек воды из котлованов.

По окончании строительства оборудуют дополнительную сеть наблюдательных скважин для контроля за гидрогеологическими условиями в основании и примыкании плотин, по берегам каналов, водохранилищ и в других ответственных местах. Развитие сети должно идти путем сгущения сетки скважин и расширения района, охватываемого стационарными исследованиями, при этом для обеспечения непрерывности наблюдений желательно не допускать ликвидации точек уже существующей режимной сети. После окончания строительства режимную сеть передают дирекции электростанции для дальнейших наблюдений.

6. При проектировании режимной сети рекомендуется учитывать виды режима подземных вод, позволяющие в самом общем виде оценить характер питания и дренированности участка. Выделяют три основных вида режима подземных вод: приречный, склоновый и междуречный.

Приречный вид режима характеризуется гидравлической связью потока подземных вод с рекой, поэтому колебания уровня подземных вод здесь существенно зависят от колебаний уровня воды в реке. Характер дренированности подземного потока периодически меняется: в межень дренированность его максимальная, а во время половодья может отсутствовать вообще, так как речные воды питают подземные. После спада паводковых вод в течение длительного времени происходит сток инфильтруюшихся вод в реку. Продолжительность стока зависит от фильтрационных свойств отложений, уклонов потока, длительности паводка и степени расчлененности поймы. Кривая колебания уровня подземных вод здесь характеризуется резким подъемом в паводок и постепенным спадом после его прохождения, осложненным колебаниями, связанными с атмосферными осадками. Скорость спада уровня подземных вод зависит от расстояния пункта наблюдений до реки, литологии водовмещающих пород, интенсивности осадков и др.

Склоновый вид режима характеризуется повышенными уклонами потока подземных вод и привязан к ориентирующим их склонам долины реки, склонам горных массивов, сильно расчлененных возвышенностей и др. Дренированность этих участков довольно интенсивная и почти не меняется во времени. Кривая колебания уровня подземных вод характеризуется подъемом уровня весной в связи с таянием снегов, а иногда летом и осенью в связи с дождями. Пики подъемов следуют с запозданием по сравнению с пиками повышения уровня подземных вод прилегающего междуречья.

Междуречный или водораздельный тип режима формируется под влиянием переменных во времени инфильтрации атмосферных осадков, испарения и подземного стока. Дренированность участка обычно бывает слабая, поэтому уклоны потоков подземных вод небольшие.

Кроме указанных основных видов режима применительно к различным условиям местности могут быть выделены: предгорный и карстовый типы, где наряду с инфильтрацией атмосферных осадков большое влияние на режим подземных вод оказывает поглощение речных вод и вообще поверхностного стока; мерзлотный тип, характеризующийся полным или частичным промерзанием надмерзлотных вод; режим глубоких напорных вод; режим замкнутых котловин и верховодок, характеризующийся сосредоточенным питанием подземных вод в какой-то период года, после чего происходит длительное растекание или стекание вод, накопленных за период питания.

7. Скважины стационарной сети надо задавать по профилям, направленным по течению подземного потока. При этом необходимо учитывать возможные изменения гидрогеологических условий после возведения сооружений и необходимость построения гидрогеологических профилей по другим направлениям: линиям токов фильтрации из верхнего бьефа в нижний, направлениям возможных утечек из водохранилища и др.

При определении расстояний между наблюдательными скважинами и створами следует учитывать необходимость составления по результатам наблюдений карт гидроизогипс или гидроизопьез. Поэтому точки наблюдений следует задавать в необходимом и достаточном количестве для составления этих карт.

При пересечении профилем наблюдательных скважин реки, ручья, озера, пруда, оврага необходимо расположить наблюдательные скважины по обеим сторонам водоема или понижения рельефа, а также в самом понижении местности для того, чтобы выявить его влияние на режим подземных вод.

При разбивке сети наблюдательных скважин необходимо иметь в виду искусственные факторы, нарушающие естественный режим подземного потока; водопонижение в котлованах, эксплуатацию водоносного горизонта для водоснабжения, наличие оросительной системы и др.

8. Фильтры наблюдательных скважин устанавливают во все водоносные слои, обусловливающие фильтрационные потери в обход примыканий плотины и под плотиной, утечки из водохранилищ, приток воды в строительные котлованы, устойчивость дна и откосов котлована, развитие и оживление оползневых процессов и др.

В общем случае, если нет специальных указаний о необходимости изучения водоупорных пород (например, при решении вопросов перетекания водоносных горизонтов), то фильтры наблюдательных скважин располагают в наиболее водопроницаемой части водовмещающих пород, выше и ниже водоупорных прослоев.

При изучении режима аллювиального водоносного горизонта необходимо учитывать разнородный литологический состав его по вертикали и устанавливать фильтры как в верхней части толщи, так и в нижнем базальном слое, отличающемся обычно наибольшей водопроницаемостью и поэтому активно реагирующем на колебания уровня воды. В скальных и полускальных породах рабочие части наблюдательных скважин размещают в наиболее трещиноватых и водопроницаемых породах.

Для сопоставления режима нескольких водоносных горизонтов, залегающих один над другим, наблюдательные скважины располагают группами на небольшом расстоянии одна от другой или устанавливают комбинированные пьезометры.

При размещении наблюдательных скважин и других точек, входящих в сеть, следует предусмотреть мероприятия, обеспечивающие их сохранность во время затопления, заносов, обвалов берега, заболачивания и производства строительных работ. Если сохранность точки наблюдения не может быть обеспечена, то ее местоположение следует изменить.

В случае необходимости размещения наблюдательной скважины в пределах русла реки, затопляемой территории или непосредственно на затопленном месте, должна быть обеспечена соответствующая изоляция скважины от попадания в нее поверхностных вод и предусмотрен способ проведения наблюдений.

9. Режим химического состава подземных вод следует изучать во взаимосвязи с изучением режима их уровней, расходов и температуры. Знание закономерностей изменения химического состава подземных вод должно быть использовано для разработки мероприятий по управлению этим режимом путем применения специальных цементов при установлении агрессивности подземных вод, организации определенного режима работы водопонижающих скважин в котлованах при наличии в воде гидроокислов железа и других легко выпадающих в осадок компонентов.

Наблюдения за температурой подземных вод в обычных условиях имеют целью главным образом изучение взаимосвязи водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водами. В условиях многолетней мерзлоты эти задачи шире, но в данном руководстве они не рассматриваются.

В стационарную сеть должны быть включены источники, расположенные по берегам водоемов, в оврагах, у подошвы уступов террас, в нижнем бьефе плотины и в других характерных местах. Источники включают в сеть после осмотра их на местности и нанесения на план. Режим источников устанавливают путем наблюдений за изменением их дебита, химического состава и температуры воды во времени. По водообилию источников, характеру и месту их выхода, постоянству дебита и химического состава можно судить о степени водоносности района, наличии тектонических нарушений, характере закарстованности пород и т.п. В случае необходимости источники каптируют.

10. Гидрологический режим поверхностных водоемов и водотоков изучают на водомерных постах, оборудованных в створе пьезометрических поперечников. Учитывая комплексный состав изыскательских экспедиций, установку водомерных постов и наблюдения на них обычно поручают гидрологическому отряду.

Наиболее важны наблюдения за режимом подземных вод в паводковый период, так как по ним могут быть рассчитаны гидрогеологические параметры, определены максимальные притоки воды в котлованы, установлены основные закономерности во взаимосвязи водоносных горизонтов между собой и рекой. Режимная сеть обязательно должна быть подготовлена к паводку, и перерывы в наблюдениях в это время совершенно недопустимы.

Наблюдения должны производиться как в периоды неустановившегося, так и установившегося режимов фильтраций, что позволит определять гидрогеологические параметры различными методами.

Источник