Открыть зажим шланга 1 и дать фут- больной камере 4 расшириться для приведения давления к атмосферному;

вытеснить газ в подготовленные бу- тылки, накачивая воздух в камеру че- рез шланг 1 и выпуская газ через шланг 3, не допуская захвата в него воздуха. Отбор пробы закончить, когда в бутылку начнет поступать вода из бутыли Савченко.

Гидрологические наблюдения. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод, соотношение подземного и поверхностного сто­ков должны изучаться непосредственно в поле. Гидрогеолог должен не только уметь собрать необходимые гидрологические сведения, но и провести комплекс полевых гидрологических наблюдений на ма­лых реках и ручьях. Кроме того, навыки гидрологических наблюде­ний помогут правильно измерить дебит крупных родников. Измере­ние расхода ручьев, малых рек, крупных родников (источников) производится с помощью водосливов, гидрометрических вертушек или методом «поплавка».

Гидрогеологические наблюдения. Изучение зоны аэрации при гидрогеологической съемке имеет чрезвычайно большое значе­ние для понимания закономерностей формирования подземных вод. Через эту зону осуществляются инфильтрационное питание, загряз­нение, транспирация, испарение, вынос и поступление солей и газов.

Рис 73 Купол подземных вод, формирующийся в процессе налива воды в шурф, заданный в зоне аэрации

1 - пески, 2 - глины, 3 - шурф, в который производится налив, 4 и 5 - уровень грунтовых вод до налива и во время налива соответственно, И — мощность водоносного горизонта грунтовых вод, S - превышение уровня воды над зеркалом грунтовых вод во время налива, R - раднус купола подземных вод

Зона аэрации - своеобразная лаборатория, где формируются под­земные воды. Она обычно доступна для непосредственных наблю­дений в обнажениях и неглубоких горных выработках, и изучение ее дает много ценной информации для понимания гидрогеологических условий изучаемого района С этой целью проводятся наливы в шур­фы по методике Болдырева и Нестерова (рис.73).

Буровые работы и опробование скважин обязательно со­провождают гидрогеологическую съемку, начиная с масштаба 1:200 ООО и крупнее. Объем буровых работ регламентируется зада­чами и сложностью гидрогеологических условий. Для закрытых районов результаты бурения являются основным материалом для составления гидрогеологической карты.

В современных условиях на большей части съемочных лис­тов имеется значительное число пробуренных скважин разного на­значения (от нефтяных до эксплуатационных на воду). Бурение скважин закладывается только на тех участках, для которых отсут­ствует необходимая и достаточная информация для решения постав­ленных задач, с учетом того, что карта, составленная по результатам съемочных работ, должна отвечать соответствующему масштабу. Поэтому территория должна быть охарактеризована достаточным

объемом опорных (глубиной от 300 до 1500 м), картировочных (до 100-250 м) и зондировочных (30-50 м) скважин.

Скважины обычно располагают так, чтобы получить сведе­ния о первых от поверхности водоносных горизонтах эксплуатаци­онного назначения. Более глубокие горизонты опробуются тремя- четырьмя скважинами каждый. Глубинность гидрогеологической съемки зависит от глубины залегания водоносного горизонта, имею­щего практическое значение. Как правило, это подошва горизонта пресных вод, но возможен и горизонт минеральных, промышлен­ных, термальных, технических вод (в зависимости от региона и за­дач изучения).

Бурение скважин служит для изучения геологического разре­за, вскрытия необходимого для опробования горизонта и возможно­сти изучить водоносные подразделения, залегающие на глубине (конкретно бурение и оборудование скважин рассматривается в спе­циальных курсах).

По окончании бурения по результатам геофизического иссле­дования скважин и геологического описания керна определяется ин­тервал установки фильтра. В соответствии с проектной конструкцией производится расширение ствола, а затем опытно-фильтрационные работы (ОФР). Для примера приведем последовательность опытно­фильтрационных работ:

• промывка скважины чистой водой до выхода чистой обо­ротной воды. Для этого нужно сменить в скважине не менее трех объемов воды;

пробная откачка эрлифтом продолжительностью три смены для очистки скважины от шлама и глинистого раствора;

восстановление уровня воды после пробной откачки в те­чение двух смен;

опытная откачка эрлифтом* при максимально возможном понижении продолжительностью девять смен, что достаточно для объективной характеристики водообильности скважины и достовер­ного определения гидрогеологических параметров;

• восстановление уровня воды после опытной откачки в те­чение шести смен;

• откачка погружным насосом* с приводом от переносной электростанции продолжительностью три смены специально для отбора проб воды на химический и радиологический анализы в со­ответствии с СанПиН 2.1.4.1074-01 [40].

Опробование водоносных горизонтов при съемке обычно производится пробными откачками с одним понижением уровня продолжительностью до 3-6 смен. Каждый водоносный горизонт должен быть охарактеризован не менее чем пятью откачками. Для наиболее важных в практическом отношении водоносных горизон­тов практикуют единичные опытные откачки. Все откачки сопрово­ждаются отбором проб воды на химический анализ. По данным от­качек определяются коэффициенты фильтрации и водопроводи- мость пород.

Наблюдения за режимом подземных вод при производстве гидрогеологической съемки имеют целью установление общих за­кономерностей изменения во времени уровня, температуры, деби­та, химического состава подземных вод в зависимости от воздейст­вия различных природных факторов (климатических, гидрологиче­ских, геоморфологических, геологических, гидрогеологических и др.) и в результате хозяйственной деятельности человека. Кроме того, результаты режимных наблюдений позволяют установить некоторые гидродинамические параметры пород. Продолжитель­ность режимных наблюдений зависит от длительности проведения съемочных работ и обычно ограничивается одним-двумя годами. Поэтому режимные наблюдения дают лишь предварительные представления о режиме, балансе и условиях формирования под­земных вод и о режимной сети, необходимой для проведения ста­ционарных наблюдений.

Содержание режимных наблюдений обусловливается степе­нью изученности режима подземных вод и целевой направленно­стью гидрогеологической съемки. Например, при проведении общей

гидрогеологической съемки изучается преимущественно режим пер­вого от поверхности водоносного горизонта. Более сложные задачи ставятся перед режимными наблюдениями при проведении специ­альных съемок: изучение режима нескольких водоносных горизон­тов (в том числе и глубокозалегающих), их взаимосвязи между со­бой и с поверхностными водами, изменения содержания бальнеоло­гически ценного компонента в течение года и т.д.

Результаты режимных исследований оформляются в виде комплекса документов:

• годовые таблицы и графики данных наблюдений по каждой наблюдательной точке за уровнем, дебитом, температурой и хими­ческим составом подземных и поверхностных вод;

таблицы метеорологических наблюдений;

карты гидроизогипс или глубин залегания грунтовых вод на определенный период;

гидрохимические карты на характерные периоды года с данными о минерализации и содержании отдельных компонентов;

гидрогеологические профили.

Наиболее полный материал о режиме подземных вод может быть получен по результатам многолетних наблюдений на балансо­вых площадках или в скважинах, входящих в стационарную режим­ную сеть. Такая сеть наблюдательных пунктов в каждом регионе входит в систему Государственного мониторинга состояния недр (ГМСН), которая, напомним, представляет собой систему регуляр­ных наблюдений, сбора, накопления, обработки и анализа информа­ции, оценки состояния геологической среды и прогноза ее измене­ний под влиянием естественных природных факторов, недропользо­вания и других видов хозяйственной деятельности.

Геофизические работы. С помощью геофизических работ решают следующие задачи:

• изучение гидрогеологической стратификации разреза (в том числе и не вскрытого бурением);

• оценка вещественного состава и фильтрационных свойств пород, слагающих зону аэрации, водоносные горизонты и водоупоры;

• картирование разрывных дислокаций, зон трещиноватости, подземных карстовых полостей;

• выявление погребенных долин;

• картирование грунтовых вод с различной минерализацией;

определение глубины залегания грунтовых вод в песчано­галечных отложениях;

установление направления и скорости движения подзем­ных вод;

исследование мерзлых пород, их мощности, расположения сквозных и несквозных таликов, залежей подземного льда;

выявление связи наледей с зонами разломов и разгрузки подземных вод.

Для гидрогеологической съемки наиболее пригодны такие методы электроразведки, как вертикальное электрическое зондиро­вание, дипольное электрическое зондирование, симметричное элек­тропрофилирование, дипольное электромагнитное профилирование. Из сейсморазведочных методов наибольший эффект дает метод пре­ломленных волн. В ряде случаев применяются отдельные методы магнито- и гравиразведки.

Для проверки результатов геофизических работ проводится бурение и опробование скважин.

Геофизическое исследование скважин проводится с целью уточнения геологического разреза, выделения зон водопритоков и пр. и представляет собой комплекс геофизических работ: электрокаротаж, гамма-каротаж, резистивиметрия, кавернометрия, расходометрия.

Составление гидрогеологических карт. По результатам гид­рогеологической съемки и обработки фондовых и литературных мате­риалов составляются гидрогеологические карты. Их делят на обзорные (мельче 1:2 500 ООО), мелкомасштабные (1:500 000-1:1 000 000), среднемасштабные (1 : 100 000-1:200 000), крупномасштабные (1:50 000 и крупнее). Обзорные карты должны давать представле­ние о гидрогеологических условиях крупных регионов и всей терри­тории Российской Федерации или земного шара в целом. Их цель - отражать основные закономерности распространения подземных вод и изменения их отдельных характеристик. Мелкомасштабные карты отражают гидрогеологические условия больших территорий и пока­зывают распространение основных водоносных подразделений, их главные характеристики, особенности формирования подземных

вод. На среднемасштабных картах (рис.74) показывают гидрогеоло­гические условия отдельных районов (как правило, в пределах лис­тов международной разграфки - Государственные гидрогеологиче­ские карты). Целью этих карт является как изображение общих гид­рогеологических условий, так и оценка возможностей практического использования подземных вод, техногенных изменений гидрогеоло­гических условий и выбора первоочередных участков для дальней­шего их изучения.

Крупномасштабные карты составляют для небольших по площади районов, где намечается хозяйственное освоение террито­рии. Степень детальности этих карт позволяет решать практические гидрогеологические задачи, служить основой для постановки более детальных исследований. В зависимости от поставленных целей карты содержат весьма полные сведения о гидрогеологических ус­ловиях участка, где проектируется шахтное, карьерное, гидротехни­ческое или другое строительство или для которого решаются кон­кретные специальные задачи (выбор участка водозабора, мелиора­ция земель, оценка оруденения и др.).

По целевому назначению и содержанию различают гидро­геологические карты общие, дающие полную характеристику общих гидрогеологических условий территории и специальные, предназна­ченные для решения какой-либо узкой, предварительно поставлен­ной перед исследователем задачи (водоснабжение района, орошение земельного массива, гидрогеохимические поиски полезного иско­паемого и др.). Общие карты с максимальной полнотой, опреде­ляющейся масштабом, отражают все основные гидрогеологические элементы. На специальных картах показывают отдельные элементы или стороны гидрогеологических условий. В особую группу вклю­чают карты гидрогеологического районирования, которые могут быть как общими (например, при структурно-гидрогеологическом районировании), так и специальными (например, при районирова­нии для каких-либо целей: водоснабжения, мелиорации и др.).

Наряду с картами, отражающими современную гидрогеоло­гическую обстановку, могут составляться карты палеогидрогеологи- ческие и карты прогноза гидрогеологических условий, которые по своему содержанию также могут быть общими и специальными.

Общие гидрогеологические карты среднего масштаба, со­ставляемые при государственной гидрогеологической съемке со­гласно разработанным легендам, должны содержать следующие дан­ные [27, 44, 45]:

• распространение гидрогеологических подразделений (во­доносных горизонтов, комплексов, зон, относительных водоупор­ных горизонтов и водоупоров) в соответствии с возрастом водо­вмещающих пород;

гидродинамические показатели (водопроводимость выде­ленных водоносных подразделений);

запасы подземных вод на разведанных участках;

показатели водообмена (гидроизогипсы и пьезоизогипсы, направление потока подземных вод, участки возможного самоизлива подземных вод, участки инфильтрации и инфлюации поверхностных вод, участки открытой и скрытой разгрузки подземных вод);

водопроявления (родники, колодцы скважины);

гидрохимические показатели (минерализация, химический и газовый состав) и температура подземных вод;

природные объекты и процессы (обводненные погребенные долины, болота);

техногенные объекты, воздействующие на гидрогеологиче­ские условия;

изменение природных условий под техногенным воздейст­вием (участки снижения уровня подземных вод под влиянием ин­тенсивной эксплуатации, увеличения минерализации подземных вод, химического загрязнения рек и пр.).

Вся перечисленная информация наносится на карту с помо­щью специально разработанной системы условных обозначений [27, 28]. Карта сопровождается легендой, гидрогеологическими разреза­ми, гидрогеологической колонкой и схемой взаимоотношения и во­доносности четвертичных отложений. Обязательными текстовыми приложениями к карте служат объяснительная записка и каталог (или реестр) опорных водопунктов.

Гидрогеологические разрезы строят на всю глубину карто­графирования. На них фиксируют площади распространения и лито- лого-петрографический состав гидрогеологических подразделений,

минерализацию, макро- и микрокомпонентный состав подземных вод, водопроводимость или коэффициент фильтрации, уровни безнапорных и напорных вод, участки загрязнения и т.д. Разрезы прилагаются к характеристике участков глубокого залегания под­земных вод.

Методика составления специальных гидрогеологических карт среднего и крупного масштабов зависит от их содержания и целевого назначения. Поскольку содержание специализированных карт разнообразно, единая методика их составления отсутствует. При составлении специализированных карт необходимо следовать основному правилу - цветной закраской выделяются главные гидро­геологические элементы. Последовательность применения других знаков выбирается с учетом наглядности изображения гидрогеоло­гических данных и степени их важности.

Среднемасштабные, крупномасштабные и детальные карты специального назначения составляют для выявления направленно­сти гидрогеологических процессов при решении конкретных инже­нерных задач: поиски и разведка подземных вод или других полез­ных ископаемых, мелиорация почв и осушение водоносных гори­зонтов, эколого-геологические задачи. В качестве примера назовем карты естественных ресурсов и эксплуатационных запасов подзем­ных вод, ожидаемых водопритоков, гидрогеохимических ореолов и потоков рассеяния, гидромелиоративного районирования, состояния подземных вод и др.

Для построения карг применяют компьютерные технологии, которые рассматривают как реализацию принципиально новой ме­тодологии картографирования [45], которая предусматривает ис­пользование новейших программно-технических средств в аналити­ческих, оценочных и прогностических подходах к отображению, обобщению и хранению информации, развитию функций карты как информационной системы.

Компьютерные технологии позволяют выполнять следую­щие операции:

• создание баз данных первичной фактографической и в различной мере обобщенной, в том числе и картографической, информации;

• корреляция геологических и гидрогеологических разрезов для формирования гидрогеологической колонки, создание матриц основных характеристик гидрогеологических подразделений;

• создание легенды, базы данных условных знаков и символов;

создание карт фактического материала;

вывод данных на совмещенную цифровую географическую (топографическую) и геологическую основу;

тематическая обработка данных;

построение карт в интерактивном (диалоговом) режиме;

создание тематических (атрибутивных) таблиц, сопровож­дающих карты с последующим преобразованием их при необходи­мости в экспликации к твердым копиям карт;