Составитель: Н.В. Осинцева

Источники:Всеволжский В.А. Основы гидрогеологии. М.: Изд-во МГУ, 2007.- 448 с.Шварцев С.Л. Общая гидрогеология. М.: Недра, 1996. – 423 с.Леонова А.В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии. Томск: Изд-во ТПУ, 2011.- 147 с.

Методы гидрогеологических исследований

конспект лекций

Гидрогеологическая съемка

O Комплексное полевое исследование, направленное на изучение водоносности пород и выявление запасов подземных вод.

Масштабы съемки1. Мелкомасштабная (1:1 000 000, 1:500 000)2. Среднемасштабная (1:200 000, 1:100 000)3. Крупномасштабная (1:50 000, 1:25 000)4. Детальная (крупнее 1:25 000)

Гидрогеологическая съемкаОбщая гидрогеологическая съемка - выполняется с целью создания гидрогеологической карты. Обычно проводится в масштабах от 1:500 000 до 1: 100 000.

Основные задачиO изучение распространения и формирования подземных вод

картируемой территории в пределах геологического разреза (обычно до глубины 150–200 м),

O оценка возможностей использования подземных вод в хозяйственных целях,

O оценка степени антропогенного воздействия на изменение условий залегания подземных вод.

Специальная гидрогеологическая съемка - выполняется для решения конкретных хозяйственных задач (разведка месторождений подземных вод, гидротехническое строительство, разведка и разработка МПИ, мелиоративные работы и др.). Выполняется обычно в масштабах от 1:5000 до 1:200 000.

Гидрогеологическая съемкаКомплекс методов и работ, проводимых в ходе гидрогеологической съемки, включает:

O Маршрутные работыO Гидрогеологическое бурение и опытно-фильтрационные

работыO Гидрогеохимические исследованияO Гидрологические наблюдения и гидрометрические работыO Геофизические работыO Режимные наблюденияO Специальные виды работ (аэровизуальные наблюдения,

геокрологические, геоэкологические, геоботанические и др.).

Маршрутные работы

Изучение естественных водопроявлений (родников):

O топографическая привязка места выхода источника

O абсолютная высотаO геоморфологическая привязкаO геологическая привязкаO характер выхода источника

(одиночный, групповой, пластовый, связанный с системой трещин или карстовых пустот, нисходящий или восходящий, наличие воронки, характер и ширина русла водотока, наличие специфических отложений в месте выхода или в русле (травертины, сера, ил и др.), тип растительности и т.д.)

O дебит (л/с)O физические свойства водыO отбор проб на химический анализ и

определение неустойчивых компонентов непосредственно на источнике

O температура водыO характеристика каптажного

устройства (при его наличии)O санитарное состояние места выходаO режим источника и его практическое

использование (при постановке специальных наблюдений или по данным опроса местных жителей).

Метод площадного

картирования

Метод опорных

маршрутов

Метод ключевых участков

Маршрутны

е работы

Изучение искусственных водопроявлений (колодцев):

O топографическая привязка колодца

O глубина колодцаO глубина залегания уровня

водыO конструкция и размер срубаO физические свойства водыO отбор проб на химический

анализ и определение неустойчивых компонентов непосредственно на источнике

O санитарное состояние колодца

O использование колодцаO описание горных пород,

вскрытых при выкапывании колодца

O характер проявлений воды при выкапывании колодца (на основании опроса местных жителей)

O режим колодца: колебания уровня, производительность, изменение вкуса, цвета, запаха (по опросу местных жителей)

Гидрогеологическое бурение

При общей гидрогеологической съемке наиболее массовым видом скважин являются картировочные.

Они бурятся как правило на глубину до 100–150 м, с выделением водоносных и слабопроницаемых слоев.

Выделение слоев осуществляется по керну или шламу, а также с использованием методов каротажа. Каждый слой опробуется раздельно.

Определяются: установившийся уровень воды, температура воды, отбор проб на химический анализ, проведение пробной откачки, литологический состав породы

Основной и наиболее дорогостоящий вид исследований практически при всех видах гидрогеологических работВиды гидрогеологических

скважин

КартировочныеРазведочныеРазведочно-эксплуатационныеЭксплуатационныеОпытныеНаблюдательныеРежимные

Опытно-фильтрационные работы Откачки из скважин

заключаются в прочистке (прокачке) скважины, определении удельного дебита скважины qуд

qуд= Q/S,

где Q — дебит скважины, л/с , м3/ч и др.;S — величина понижения уровня воды при откачке, м проводимости водоносного горизонта Т

Т= Km, м2/сут. где К — коэффициент фильтрации, м/сут.;m — мощность пласта, м

Опытные наливы в шурфы

проводятся для оценки фильтрационных свойств пород

зоны аэрации при глубине залегания грунтовых вод более

4 м. В шурф производится налив

воды и регистрируется ее расход через дно при постоянном положении уровня

воды в шурфе примерно 10 см

над дном.

Коэффициент фильтрации определяется по формуле

Кф= ν = Q/f,

где Кф– коэффициент

фильтрации, численно равный

скорости фильтрации (ν), м/сут,

Q – установившийся расход

воды через дно шурфа, м3/сут.,

f – площадь дна шурфа, м2.

Опытно-фильтрационные работы

Индикаторные методы используются для установления скорости движения и параметров миграции подземных водВ качестве индикаторов используют красящие вещества (водопроводимости и рассчитывается расход воды в каждом слое.флюоресцеин, метиленовый синий, эритрозин и др.), электролиты (поваренная соль, хлорид аммония, соли лития и др.), и некоторые радиоактивные вещества.

Расходометрия скважин проводится с целью изучения вертикальной фильтрационной неоднородности водоносного горизонта. В горизонте по литологическим и другим особенностям выделяются слои разной водопроводимости и определяются расходы в них

Наливы и нагнетания в скважины проводятся с целью

определения удельных поглощений и фильтрационных

свойств как ненасыщенных, так

и водоносных горных пород. Они

являются опытами, обратными

откачкам. При наливе поддерживается свободный

уровень воды, при нагнетании –

фильтрация осуществляется при

избыточном напоре.

Оцениваемой характеристикой

является величина удельного

водопоглощения (q), равная

расходу (л/мин) на 1 м длины

опробуемого интервала при

напоре, равном 1 м.

Гидрогеохимические исследования

Полевой анализ воды проводятся массово на специальных маршрутных лабораториях. Непосредственно на водоисточниках определяют ряд нестабильных химических соединений (NH4

+. NO2-, NO3

-, Fe2+, Fe3+, O2, H2S, CO2), а также pH, Eh воды и др.

Сокращенный анализ воды проводится на характерных (опорных) точках – источниках и колодцах, на всех скважинах, пробуренных при проведении съемки.

Полный химический анализ воды проводится для контрольных определений, а также на наиболее интересных и важных объектах (термальные и минеральные источники, скважины на перспективные водоносные горизонты для использования пресных вод и т.д.).

– определение физических свойств, минерализации и химического состава подземных

вод, а также поверхностных вод

– оценка влияния антропогенной

деятельности на изменение

состава и качества подземных и

поверхностных вод

– выявление гидрогеохимических аномалий

различного типа в качестве

первого этапа гидрогеохимического метода

поисков месторождений полезных ископаемых (сульфидных, полиметаллических, редкометалльных и др.).

Гидрологические и

гидрометрические наблюдения

Проводятся для количественной оценки разгрузки подземных вод в гидрографическую сеть, в периоды, когда речной сток района полностью или в основном формируется за счет разгрузки подземных вод (устойчивая летняя и зимняя межень).

На временных гидрометрических створах измеряют площадь поперечного сечения русла и расход поверхностного водотока при помощи гидрометрических вертушек (реже поплавков).

Расчет средней величины разгрузки подземных вод в речную сеть при одном (замыкающем) створе

где Мпод – среднее (для площади речного бассейна выше створа) значение модуля подземного стока в реку (разгрузки подземных вод в русло), л/с·км2; Qp – расход реки в створе, м3/с; Qпов – суммарная величина поверхностного стока в русло (сток с озер, болот, хозяйственные сбросы), м3/с, F – площадь речного бассейна выше створа, км2.

– глубина и ширина речных русел

– глубина озер

– типы болот

– скорости течения

– состав донных отложений

– выходы коренных пород в руслах

– наличие порогов

– выходы подземных вод (субаквальные родники)

– химический состав и минерализация поверхностных вод

– режим поверхностных вод

Геофизические работы

O Для решения перечисленных задач используют методы электроразведки и сейсморазведки реже. Глубинность геофизических исследований не превышает обычно 100–150 м.

• изучение глубины залегания

кровли и подошвы водоносных

горизонтов• определение зон повышенной

трещиноватости, закарстованности горных пород

• определение зон тектонических нарушений

• определение общей минерализации подземных вод

• определение участков субаквальной разгрузки подземных вод и участков поглощения поверхностных

вод• определение направлений и

скоростей движения подземных вод.

Режимные наблюдения

Организация и задачи специальных видов работ и наблюдений, выполняемых при гидрогеологических съемках (аэровизуальные, геоботанические, геоэкологические, геокриологические, инженерно-геологические и др.), с одной стороны, определяются физико-географическими и геолого-гидрогеологическими условиями района съемки, степенью и характером антропогенного (техногенного) воздействия на природную среду, а с другой — конкретными задачами работ, предусмотренными проектным заданием.

Установление закономерностей изменения во времени гидродинамических, физических и гидрогеохимических характеристик подземных вод: уровни в скважинах и колодцах, дебиты источников, температура, минерализация, химический состав и др.

Специальные работы

Гидрогеологические карты

ОбщиеОтражают условия распространения и типы подземных вод с максимальной полнотой

Специальные

Характеризуют отдельные свойства подземных вод

На общих гидрогеологических картах обязательно должна быть отражена

следующая информацияO границы структурно-гидрогеологических районов разных

порядковO границы распространения водоносных и слабопроницаемых

пластов изученной верхней части разрезаO стратиграфический возраст отложений водоносных и

слабопроницаемых толщO литологический состав горных породO основные (наиболее характерные) естественные и

искусственные водопроявления (источники, колодцы, буровые на воду скважины)

O линии гидрогеологических разрезовO дополнительная информация (зоны тектонических

нарушений с предполагаемой обводненностью, границы областей питания и разгрузки глубоких подземных вод, гидроизогипсы, гидроизопьезы, изолинии минерализации, крупные водозаборы и зоны их влияния, границы орошаемых массивов, участки антропогенного загрязнения грунтовых вод и др.)

Гидрогеологические разрезы

Гидрогеологический мониторингГидрогеологический мониторинг (мониторинг подземных вод) является частью Государственного мониторинга состояния недр и одновременно частью Государственного мониторинга состояния водных объектов.

O подземные воды как полезное ископаемое являются одним из видов, а в ряде районов единственным источником питьевого водоснабжения населения и объектов промышленности;

O подземные воды широко распространены на всей территории Российской Федерации;

O подземные воды, с одной стороны, отличаются подвижностью, высокой динамичностью и уязвимостью к воздействию природных и техногенных факторов, с другой — значительной инерционностью, что приводит во многих случаях к необратимости процессов их загрязнения и истощения;

O подземные воды представляют собой единственный вид полезных ископаемых, который характеризуется возобновляемостью ресурсов, обусловленной наличием источников их современного питания;

O подземные воды связаны с различными видами недропользования, определяя в ряде случаев технологию разведки и эксплуатации месторождений твердых полезных ископаемых, а также проектирование, строительство и эксплуатацию промышленных и гражданских сооружений;

O подземные воды являются одним из важнейших факторов, определяющих интенсивность развития опасных и негативных геологических процессов;

O подземные воды тесно связаны с другими компонентами окружающей среды, определяя в ряде случаев изменения их текущего состояния .

Гидрогеологический мониторингСистема регулярных наблюдений, сбора и накопления информации о состоянии подземных вод, обобщения и анализа этой информации, и разработки на этой основе прогнозов изменения состояния подземных вод под воздействием естественных и антропогенных факторов.

Территориальные уровни гидрогеологического мониторинга

O Локальный уровень осуществляется на конкретных объектах недропользования (водозаборы, горнорудные предприятия, участки захоронения отходов, промышленные предприятия и т.д.).

O Территориальный уровень охватывает субъекты РФ и осуществляется территориальным органом Государственного мониторинга состояния недр. Основные задачи – обобщение материалов локального мониторинга и проведение наблюдений на государственной сети, в том числе на участках с естественным режимом и балансом подземных вод. Обобщение материалов территориального мониторинга осуществляется при составлении ежегодных бюллетеней, которые публикуются и предоставляются в единый центр ГМСН Министерства природных ресурсов РФ.

O Федеральный уровень включает сбор и накопление информации, ее обобщение в пределах Федеральных округов и РФ в целом, а также организацию и ведение мониторинга на объектах федерального значения (АЭС, предприятия по переработке радиоактивных отходов, крупные промышленные центры и др.).

Главная страница сайта Центра государственного мониторинга состояния недр

www.geomonitoing.ru

Новосибирский территориальный центр государственного мониторинга состояния недр