Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек
Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек
В книге освещена методика обработки и интерпретации опытных работ преимущественно на основе графоаналитического метода прослеживания изменения уровня во времени и по площади. Рассмотрены закономерности изменения режима подземных вод при откачках в различных природных условиях и принципы интерпретации данных опытных работ. На большом фактическом материале показаны особенности интерпретации опытных данных с учетом специфики гидрогеологических условий опробуемого участка. Интерес представляют новые результаты исследования закономерностей движения подземных вод при откачках в речных долинах с резко несовершенным врезом русла и значительной вертикально-горизонтальной анизотропией фильтрационных свойств водовмещающих пород. Изложены способы использования результатов гидрохимических и гидрогеотермических исследований для обоснования методики гидродинамического опробования и предварительной оценки параметров раздельных слабопроницаемых толщ. Рассмотрена методика интерпретации данных длительных возмущений. Даются рекомендации по методике постановки и проведения опытных работ.
Книга предназначена для инженеров-гидрогеологов, занимающихся поисками и разведкой подземных вод для водоснабжения, а также вопросами разработки месторождений полезных ископаемых, ирригации и т. д. Она может быть полезна студентам-гидрогеологам
Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек
Информация
ГЛАВА ПЕРВАЯ. Виды и назначение откачек, характеристика режима подземных вод при их проведении в различных гидрогеологических условиях, 5
1. Виды откачек и их значение, 5
2. Режим движения подземных вод при откачках в различных гидрогеологических условиях, 7
ГЛАВА ВТОРАЯ. Расчетные гидрогеологические параметры и методы их определения по данным откачек, 20
1. Краткая характеристика расчетных гидрогеологических параметров, 20
2. Общая характеристика методов определения расчетных гидрогеологических параметров, 23
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Обработка и интерпретация результатов опытных работ в условиях неограниченного однородного напорного водоносного пласта, 33
1. Обработка данных опытных работ при постоянном дебите скважин, 33
2. Обработка результатов опытных работ при сложном характере возмущения на стадии понижения, 36
3. Обработка результатов опытных работ при сложном характере возмущения на стадии восстановления уровня, 50
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Обработка и интерпретация результатов опытных работ в условиях ограниченных в плане однородных напорных пластов для определения параметров без учета влияния границ, 65
1. Критерий применимости метода Джейкоба в ограниченных пластах, 67
2. Основные принципы обработки и интерпретации результатов опытных работ в ограниченных водоносных пластах, 72
ГЛАВА ПЯТАЯ. Особенности обработки и интерпретации результатов опытных работ в условиях безнапорных водоносных горизонтов, 97
ГЛАВА ШЕСТАЯ. Особенности обработки и интерпретация результатов опытных работ в условиях трещинных и трещинно-карстовых водоносных горизонтов, 109
1. Некоторые особенности фильтрации жидкости в трещиноватых породах, 110
2. Водоносные горизонты в трещиноватых породах с «двойной пористостью», 114
3. Водоносные горизонты в породах с резко неравномерной трещиноватостью, 134
4. Водоносные горизонты в анизотропных трещиноватых породах, 139
ГЛАВА СЕДЬМАЯ. Особенности обработки и интерпретации результатов опытных работ в условиях слоистых водоносных горизонтов, 145
1. Раздельное опробование водоносных прослоев, 147
2. Суммарное опробование слоистых толщ, 167
3. Особенности обработки опытной информации на стадии восстановления уровня, 177
ГЛАВА ВОСЬМАЯ. Обработка и интерпретация результатов опытных работ с учетом влияния действующих границ, 180
1. Участки, ограниченные непроницаемыми границами, 181
2. Участки с границами фильтрационной водоносности, 193
3. Участки вблизи локализованных очагов разгрузки подземных вод, 197
4. Участки в пластах со сложной конфигурацией разнородных границ, 211
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ. Особенности методики обработки и интерпретации результатов опытных работ на прибрежных участках, 216
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ. Определение и квалификация основных расчетных параметров в условиях хаотической неоднородности фильтрационных свойств пласта, 225
1. Характеристика хаотической неоднородности с помощью статистических оценок, 226
2. Классификация водовмещающих пород по степени хаотической неоднородности и связь эффективных гидрогеологических параметров со статистическими оценками, 229
3. Характер деформации опытных закономерностей изменения уровня в хаотически неоднородных пластах, 235
4. Особенности определения параметров в хаотически неоднородных пластах, 240
5. Квалификация параметров хаотически неоднородного пласта, 248
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ. Учет естественных колебаний уровня подземных вод при обработке результатов опытных откачек, 251
1. Колебания уровня под влиянием изменения барометрического давления, 252
2. Колебания уровня под влиянием изменения интенсивности питания водоносного горизонта атмосферными осадками, 255
3. Колебания под влиянием подъемов и спадов уровней в поверхностных водотоках и водоемах, 261
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ. Основные вопросы методики проведения опытных работ и рекомендации по их постановке, 264
1. Основные вопросы методики проведения откачек, 264
2. Рекомендации по постановке опытных работ, 266
Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек
В книге освещена методика обработки и интерпретации опытных работ преимущественно на основе графоаналитического метода прослеживания изменения уровня во времени и по площади. Рассмотрены закономерности изменения режима подземных вод при откачках в различных природных условиях и принципы интерпретации данных опытных работ. На большом фактическом материале показаны особенности интерпретации опытных данных с учетом специфики гидрогеологических условий опробуемого участка. Интерес представляют новые результаты исследования закономерностей движения подземных вод при откачках в речных долинах с резко несовершенным врезом русла и значительной вертикально-горизонтальной анизотропией фильтрационных свойств водовмещающих пород. Изложены способы использования результатов гидрохимических и гидрогеотермических исследований для обоснования методики гидродинамического опробования и предварительной оценки параметров раздельных слабопроницаемых толщ. Рассмотрена методика интерпретации данных длительных возмущений. Даются рекомендации по методике постановки и проведения опытных работ.
Книга предназначена для инженеров-гидрогеологов, занимающихся поисками и разведкой подземных вод для водоснабжения, а также вопросами разработки месторождений полезных ископаемых, ирригации и т. д. Она может быть полезна студентам-гидрогеологам
Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек
В книге освещена методика обработки и интерпретации опытных работ преимущественно на основе графоаналитического метода прослеживания изменения уровня во времени и по площади. Рассмотрены закономерности изменения режима подземных вод при откачках в различных природных условиях и принципы интерпретации данных опытных работ. На большом фактическом материале показаны особенности интерпретации опытных данных с учетом специфики гидрогеологических условий опробуемого участка. Интерес представляют новые результаты исследования закономерностей движения подземных вод при откачках в речных долинах с резко несовершенным врезом русла и значительной вертикально-горизонтальной анизотропией фильтрационных свойств водовмещающих пород. Изложены способы использования результатов гидрохимических и гидрогеотермических исследований для обоснования методики гидродинамического опробования и предварительной оценки параметров раздельных слабопроницаемых толщ. Рассмотрена методика интерпретации данных длительных возмущений. Даются рекомендации по методике постановки и проведения опытных работ.
Книга предназначена для инженеров-гидрогеологов, занимающихся поисками и разведкой подземных вод для водоснабжения, а также вопросами разработки месторождений полезных ископаемых, ирригации и т. д. Она может быть полезна студентам-гидрогеологам
Лабораторная работа «Определение параметров водоносных горизонтов по данным откачек из скважин. Расчеты водопритоков к скважинам и горным выработкам»
Лабораторная работа «Определение параметров водоносных горизонтов по данным откачек из скважин. Расчеты водопритоков к скважинам и горным выработкам»
Водные свойства горных пород
При решении гидрогеологических задач приходится оперировать различными терминами и параметрами. Прежде всего, это касается грунтов, способных пропускать через себя воду, и грунтов, преграждающих путь воде.
Слои горных пород, препятствующие движению подземных вод (скальные породы без трещин, глина), называют водонепроницаемыми или водоупорными (рисунок 2).
Рисунок 2 – Условные обозначения, применяемые в гидрогеологических схемах
1 – рыхлые сухие грунты; 2 – рыхлые водонасыщенные грунты; 3 – водоупорные грунты; 4 – граница водоносного и водоупорного слоя
Влагоемкость – способность горных пород вмещать в своих пустотах и удерживать воду при возможности свободного ее вытекания под действием силы тяжести.
Водоотдача – свойство горных пород, насыщенных водой, свободно отдавать гравитационную воду.
Уровень, которого достигает вода в грунтах (верхняя граница водоносного слоя) называется уровнем грунтовых вод (УГВ).
Расстояние от водоупора до уровня грунтовых вод (Н) называется мощностью водоносного пласта.
Виды движения подземных вод
Движение подземных вод в водоносных слоях, горизонтах или пластах называется фильтрацией. Считается, что при фильтрации движение воды происходит при полном заполнении пор, трещин водой.
Движение начинается, если в разных частях водоносного пласта наблюдаются различные уровни воды, при этом она движется от мест с бульшим уровнем (напором) – Н1 к местам с мйньшим напором Н2 (рисунок 3).
Рисунок 3 – Схема расчёта гидравлического уклона
Масса движущейся воды создает фильтрационный поток. Принято выделять различные виды движения подземных вод.
По стабильности параметров:
— установившееся движение характеризуется тем, что все элементы фильтрационного потока (направление, скорость, расход и др.) практически не изменяются во времени. Незначительные изменения не учитывают;
— неустановившееся движение подземных вод отличается тем, что его основные элементы изменяются не только в зависимости от координат пространства, но и от времени. Это вызвано различными естественными и искусственными факторами (засушливый период, работы по откачке воды и др.).
— безнапорные потоки имеют свободную поверхность, движение воды в них происходит под действием силы тяжести;
— в напорных потоках движение происходит как под действием силы тяжести, так и за счёт упругих свойств воды и водоносных горных пород;
— в ряде случаев выделяют напорно-безнапорные потоки (при откачке воды из скважин, если пьезометрический уровень опускается ниже кровли напорного водоносного горизонта.
По характеру движения:
— ламинарное движение – струйки воды передвигаются без завихрения, параллельно друг другу с небольшими скоростями. Такое движение называется параллельноструйчатым, оно господствует в земной коре;
— турбулентное движение вихреобразное, оно отличается высокой скоростью, пульсацией и перемешиванием отдельных струй воды.
Основы динамики подземных вод
Раздел гидрогеологии, изучающий закономерности движения подземных вод, называется динамикой подземных вод. Законы движения подземных вод используются при гидрогеологических расчётах водозаборов, дренажей, для определения запасов подземных вод и т. д.
Важной характеристикой потока является скорость. Но для определения скорости движения грунтового потока не достаточно только величин, характеризующих водоносный пласт. Необходимо иметь сведения о водных свойствах горных пород, составляющих водоносный слой, а именно о коэффициенте фильтрации (Кф). Его величина может быть получена разными способами:
— полевыми методами с помощью опытных откачек и наливов воды в горные выработки. Эти методы наиболее достоверны, но трудоёмки и дороги;
— лабораторными методами, основанными на изучении скорости движения воды через образец грунта;
— приближенно по табличным данным.
При условии ламинарного характера течения воды, подчиняющегося закону Дарси, коэффициент фильтрации представляет собой линейное соотношение между скоростью фильтрации (V) и гидравлическим градиентом (J), то есть V=Kф·J, откуда Кф = V/J.
При движении воды в породах с крупными порами и трещинами турбулентный поток не подчиняется закону Дарси. Его параметры вычисляются при помощи уравнения Краснопольского V=KК ·√J, откуда KК = V 2/ J.
В зависимости от величины Kф, горные породы подразделяют на следующие типы: