Глава 17
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
Гидрогеологическая съемка как вид полевых исследований проводится для изучения гидрогеологических условий определенной территории, ограниченной исходя из нормативно-методических или организационно-хозяйственных требований. Результаты съемочных работ обычно представляются в виде гидрогеологической карты территории (в принятом масштабе) и в виде производственного отчета или пояснительной записки к карте.
По своему назначению, которое определяет методику и организацию работ, комплекс выполняемых исследований, в значительной мере масштабы съемки и требования к представляемым результатам, гидрогеологические съемки подразделяются на общие и специальные. Общие гидрогеологические съемки являются видом государственного картирования, выполняемого для составления государственной гидрогеологической карты территории страны или субъекта федерации. В соответствии с нормативно-методическими требованиями они обычно выполняются в границах листов международной разграфкиI в масштабах 1:100 000—1:500 000.
Специальные гидрогеологические съемки проводятся в связи с решением конкретных хозяйственных задач (разведка месторождений подземных вод, гидротехническое строительство, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых в сложных гидрогеологических условиях, мелиоративные работы и др.). Границы картируемой территории и комплекс выполняемых работ определяются решением конкретной задачи; масштабы съемки обычно изменяются в пределах 1:5 000—1:200 000. В связи с природными условиями территории и степенью ее изученности, а также исходя из решаемых задач в ряде случаев проводятся так называемые комплексные съемки: геолого-гидрогеологические, инженерно-гидрогеологические, гидрогеокриологические, гидрогеоэкологические и другие, включающие дополнительный комплекс исследований, определяемый задачами работ.
В соответствии с целевым назначением (см. выше) основными задачами общих гидрогеологических съемок являются:
изучение закономерностей распространения и условий формирования подземных вод картируемой территории в пределах изучаемой части геологического разреза (как правило, до глубин 150—200 м) и глубже на основании имеющихся фондовых материалов;
оценка возможностей использования подземных вод картируемой территории в хозяйственных целях (пресных, минеральных и др.)II;
в хозяйственно освоенных районах, а тем более в районах интенсивной хозяйственной деятельности, важнейшей задачей съемочных работ является оценка степени антропогенного воздействия на изменение условий залегания подземных вод, формирование их режима и баланса, а также на изменение состава и качества подземных водIII.
Перечисленные выше задачи решаются путем использования большого комплекса методов полевых исследований, которые в данном случае включаются в состав гидрогеологической съемки, но широко используются также самостоятельно или в различных сочетаниях при проведении работ другого назначения. В общем случае комплекс полевых методов исследований и работ, выполняемых при проведении гидрогеологической съемки, включает:
маршрутные работы с определенным комплексом наблюдений:
гидрогеологическое бурение и опытно-фильтрационные работы;
гидрогеохимические исследования;
гидрологические наблюдения и гидрометрические работы;
геофизические работы;
режимные наблюдения;
специальные виды работ (аэровизуальные наблюдения, геокриологические, геоэкологические, геобатанические и др.).
Принципы использования перечисленных методов полевых исследований, организация и объемы выполняемых работ определяются масштабом съемки и в решающей степени физико-географическими и геолого-гидрогеологическими условиями района работ.
Маршрутные работы (маршрутные съемки) выполняются в пределах всей территории картируемого района (листа карты) с проведением маршрутов и размещением точек наблюдения по трем основным схемам методами площадного картирования, опорных маршрутов и ключевых участков.
Метод тощадного картирования используется главным образом в “открытых” интенсивно расчлененных районах (горно-складчатые области и др.) с наличием обнажений горных пород и многочисленных выходов подземных вод на различных элементах рельефа. Организация маршрутных работ в этом случае предусматривает относительно равномерное размещение точек наблюдения по площади изучаемого района в соответствии с методическими требованиями (кондициями), определяемыми масштабом съемки (количество точек наблюдения на 1 км2 площади).
Метод опорных маршрутов используется в районах, где обнажения горных пород и естественные проявления подземных вод связаны главным образом с элементами рельефа, геолого-струк- турными зонами, имеющими “линейную” форму (речные долины, границы структурно-тектонических или геоморфологических элементов и т.д.). Естественно, что в этом случае наиболее информативные наблюдения (с учетом методических требований, определяющих количество точек наблюдения) целесообразно проводить именно по этим “опорным" направлениямI.
Метод ключевых участков используется преимущественно при мелкомасштабных исследованиях (1:500 000 и мельче) на труднодоступных и слабо освоенных в хозяйственном отношении территориях. Метод основан на проведении предварительного (до начала съемочных работ) районирования изучаемой территории с выделением районов с единым типом физико-географических и геолого-гидрогеологических условий. В дальнейшем в пределах каждого района выделяется наиболее представительный (ключевой) участок или несколько участков, на котором выполняется соответствующий комплекс съемочных работ. Полученные данные с использованием определенных приемов экстраполируются на всю площадь района. При реализации этого метода, как правило, широко используются аэровизуальные наблюдения, рекогносцировочные маршруты по основным направлениям и др.
При проведении съемочных работ по любой схеме предварительно (стадия проектирования) должна быть собрана и детально проанализирована вся имеющаяся (фондовая) информация по физико-географическим, геологическим, гидрогеологическим и другим условиям будущего района работ.
Основными объектами маршрутной гидрогеологической съемки являются естественные и искусственные проявления подземных вод (родники, колодцы, буровые на воду скважины, выходы грунтовых вод в карьерах, строительных котлованах, дорожных выемках и т.д. Наряду с этим при проведении маршрутов выполняется большой комплекс геологических, геоморфологических, гидрологических, геоботанических и других работ и наблюдений.
Состав геоморфологических и геологических наблюдений определяется геологической изученностью территории и ее физикогеографическими и геолого-структурными условиями (рельеф, обнаженность и др.). Методически является наиболее правильным проведение гидрогеологической съемки на территории планшетов
(районов), по которым уже имеются (составленные ранее) кондиционные геологические карты того же или более крупного масштаба. При отсутствии такой информации целесообразно проведение комплексной геолого-гидрогеологической съемки с соответствующими методическими требованиями.
При наличии материалов предшествующей геологической съемки для района работ уже имеются геоморфологическая и геологические карты, разрезы и др. В этом случае состав геоморфологических и геологических наблюдений, выполняемых при проведении маршрутной гидрогеологической съемки, должен включать главным образом “контрольные” оценки положения основных “линейных” зон (границы геоморфологических элементов, литогенетических комплексов отложений, структурных элементов, зон тектонических нарушений и др.), а также “гидрогеологическое” описание опорных обнажений района с характеристикой строения зоны аэрации, расчленением разреза на потенциально водоносные (проницаемые) и “водоупорные” слои, описанием состава горных пород, характера их трещиноватости и закарстованности, отбором проб пород на необходимые лабораторные определения и др.
Основными объектами маршрутной гидрогеологической съемки являются естественные и искусственные проявления подземных вод. Работы и наблюдения, выполняемые на этих объектах, определяются их видом.
Естественные водопроявления (родники) при их наличии во всех случаях являются наиболее интересными и ценными объектами исследования. Работы и наблюдения, выполняемые при описании родников, должны включать:
топографическую (нанесение на рабочую карту) и высотную: в абсолютных отметках (по карте) или относительно уреза воды ближайшего поверхностного водотока, привязку места выхода источника;
геоморфологическую (положение на определенном элементе рельефа) и геологическую (стратиграфический возраст и состав отложений) привязку места выхода;
описание характера 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.;
определение дебита источника (л/с);
определение физических свойств воды (вкус, запах, цвет, прозрачность);
отбор пробы на химический анализ и определение неустойчивых компонентов химического состава непосредственно на источнике;
определение температуры подземных вод в месте выхода родника с использованием родникового или “ленивого” термометра;
характеристика каптажного устройства (при его наличии), санитарное состояние места выхода;
характеристика режима источника и его практического использования (при постановке специальных наблюдений или по данным опроса местных жителей).
При обследовании естественных водопроявлений (родников) в процессе проведения маршрутных гидрогеологических работ наиболее сложным является определение их дебита. Способы, которые могут использоваться при этих оценках, определяются главным образом величинами дебитов источников. При дебите до 1 — 1,5 л/с может использоваться наиболее простой объемный способ определения (поскольку у маршрутной группы, как правило, отсутствуют емкости более 10—12 л). При значениях дебита до 10—15 л/с непосредственно в маршрутах возможно его определение с использованием водосливов (водосливных рамок). При использовании треугольного водослива (Томсона) с вырезом 90° (рис. 17.1) расчет расхода производится по зависимости:
Q= 1,4 #5/2,
где Q — дебит родника, м3/с; Н — величина напора над порогом водослива, м.
Водосливная рамка устанавливается перпендикулярно потоку воды в русле, вдаативается в грунт и изолируется для устранения фильтрации в обход рамкиI.
При дебите источника более 15—20 л/с в условиях проведения маршрутной съемки единственно возможным является определение расхода способом площадь—скорость:
Q= Vf- (17.2)
где Q — дебит родника, м3/с; /— площадь поперечного сечения водотока в русле, м2; V — скорость течения, м/с.
Рис. 17.1. Треугольный водослив (Томсона). Н — высота уровня над порогом водослива; Р — расстояние от дна бассейна до порога водослива; к — ширина водослива; В — ширина бассейна
Для измерения дебита этим способом выбирается прямолинейный участок русла водотока ниже места выхода источника, свободный от растительности, валунов, участков русла с отсутствием течения и т.д. Ширина русла и промеры глубин проводятся по поперечнику, перпендикулярному течению потока (f=bh)\ b — ширина русла в выбранном сечении, м; к — средняя глубина потока в сечении, м. Скорость течения определяется с помощью поплавков или гидрометрических вертушек. Схемы промера глубин при различной ширине и глубинах водотока, способы расчета средней глубины, коэффициенты для перехода от значений поверхностной скорости, измеренной поплавками, к значению средней скорости течения, устройство и принципы использования гидрометрических вертушек рассматриваются в гидрологических и гидрогеологических справочных руководствах.
Дебит источника дает только косвенное представление о водообильности водоносного горизонта, поскольку при съемке невозможно определить площадь, на которой формируется его расход (площадь водосбора источника). В связи с этим на отдельных участках территории может выполняться оценка модуля родникового стока, который является более объективной характеристикой. Оценка выполняется для участка территории, ограниченного естественными границами (речной бассейн, площадь распространения отложений конкретного водоносного горизонта и т.д.) по зависимости
(17.3)
где Л/р — модуль родникового стока, л/с • км2; 'Lq- — суммарный расход источников, выходящих в пределах рассматриваемой площади, л/с; F — площадь участка, км2. Однако и эта характеристика является в какой-то мере условной, поскольку часть (в определенных условиях основная) разгрузки грунтовых вод осуществляется непосредственно в русла рек, озерные котловины и т.д. (см. гл. 7).
Среди искусственных проявлений подземных вод наиболее массовыми (при наличии на территории работ населенных пунктов) являются колодцы, при обследовании которых выполняются следующие работы и наблюдения:
привязка колодца на местности (см. родники);
определение глубины залегания уровня воды и глубины колодца (определение мощности слоя воды);
описание конструкции и размеров сруба;
определение физических свойств воды (температура, цвет, вкус, запах);
отбор пробы на химический анализ и определение неустойчивых компонентов состава;
характеристика санитарного состояния и использования колодца;
описание горных пород, вскрытых при выкапывании колодца, и характера появления воды при вскрытии водоносного горизонта (на основании опроса людей, сооружавших колодец);
характеристика режима колодца: колебания уровня воды в различные сезоны года, производительность при интенсивном отборе воды, изменения цвета, вкуса, запаха воды и т.д. (по опросу местных жителей).
Рекомендуемые старыми методическими руководствами откачки из колодцев в настоящее время практически не проводятся в связи с недостаточной точностью получаемых результатов. Как исключение возможна опенка интенсивности водо- притока в колоден, определяемая по времени восстановления уровня после его значительного понижения при отборе воды (приток воды, л/с). Отбор пробы воды на химический анализ и определение компонентов непосредственно в процессе отбора пробы целесообразно проводить только на колодцах, которые используются постоянно. Заброшенные и не эксплуатирующиеся колодцы, как правило, не опробуются, поскольку химический состав и качество воды в них могут резко отличаться от наблюдаемых в естественных условиях.
Буровые на воду скважины, как пробуренные непосредственно при проведении съемочных работ, так и при предыдущих гидрогеологических работах на территории съемки, являются наиболее важным объектом исследования. Материалы буровых скважин централизованных водозаборов населенных пунктов, промышленных предприятий и других объектов, пробуренных раньше, как правило, хранятся в федеральных или территориальных геологических фондах. Эти материалы собираются и анализируются уже на стадии проектирования съемочных работ. В процессе проведения съемки по действующим водозаборам возможно получение дополнительной информации о текущей производительности водозаборных скважин, величинах понижения уровня, а также данных о химическом составе и качестве подземных вод. Целесообразным является также отбор проб воды для проведения контрольных анализов.
Скважины индивидуального пользования, по которым отсутствует документация о бурении и опробовании, являются малоинформативными объектами. Даже при наличии доступа к ним возможно только получение (путем опроса) данных о глубине скважины и глубине залегания (вскрытия) уровня подземных вод.
В том случае, если скважина находится в постоянной эксплуатации, целесообразным является определение физических свойств воды (температура, вкус, цвет, запах) и отбор пробы для определения химического состава.
Заброшенные и неликвидированные скважины, имеющиеся на территории съемки, в том случае, если по ним отсутствуют материалы по бурению и опробованию, практически не являются объектами исследования. Получаемая по ним информация (например, дебит при самоизливе, химический состав подземных вод и др.) не может быть “привязана” к конкретному водоносному горизонту или интервалу разреза.
Опробование искусственных проявлений подземных вод, связанных с карьерами, строительными котлованами, дорожными выемками, проводится по схеме, примерно соответствующей принятой при описании источников.
Маршрутные работы (съемка) обеспечивают получение необходимой гидрогеологической информации только в "открытых” районах с интенсивно расчлененным рельефом, для которых характерно наличие многочисленных обнажений горных пород и естественных проявлений подземных вод. В районах с низинным слабо расчлененным рельефом с практическим отсутствием естественных проявлений подземных вод маршрутные съемки дают резко ограниченный объем фактического материала. Возможным является только исследование с помощью мелкого шурфования строения и состава пород зоны аэрации, а также определение глубины залегания грунтовых вод и отбор проб на химический анализ (при глубинах залегания до 1,0—1,5 м). Основной объем гидрогеологической информации в этом случае может быть получен по результатам обследования искусственных проявлений подземных вод (колодцы, буровые на воду скважины, карьеры и др.), а также путем проведения специальных работ (гидрометрические съемки, геофизические работы, геоботанические наблюдения и др.).
Гидрогеологическое бурение и опытные работы дают важнейшую информацию об условиях залегания и формирования подземных вод в районах с любым типом физико-географических и геологоструктурных условий. Особенно велика роль гидрогеологического бурения при проведении съемок на “закрытых” слабо расчлененных территориях. В этом случае только бурение дает возможность охарактеризовать гидрогеологический разрез и типы подземных вод на глубинах залегания более 20—30 м. Методически правильно, чтобы (с учетом имеющихся ранее пробуренных скважин, по которым имеется необходимая информация) каждый водоносный горизонт и комплекс изучаемой территории был охарактеризован как минимум двумя гидрогеологическими скважинами. Требования к бурению картировочных гидрогеологических скважин и проведению опытно-фильтрационных работ непосредственно в составе гидрогеологических съемок рассматриваются ниже (см. гл. 18).
Гидрогеохимические исследования являются одним из важнейших видов работ при проведении гидрогеологических съемок любого масштаба. Основными задачами этих исследований являются;
определение физических свойств, минерализации и химического состава подземных вод в пределах изучаемой части геологического разреза (и более глубоких на основе имеющихся фондовых материалов), а также различных типов поверхностных вод (реки, озера, болота);
оценка влияния антропогенной деятельности на изменение состава и качества подземных и поверхностных вод изучаемой территории (выявление источников загрязнения, состава загрязняющих веществ, возможных путей их миграции и т.д.);
выявление (картирование) гидрогеохимических аномалий различного типа в качестве первого этапа гидрогеохимического метода поисков месторождений полезных ископаемых (сульфидных, полиметаллических, редкометалльных и др.).
При составлении отчета о съемочных работах и последующих гидрогеологических исследованиях на территории района гидрогеохимические данные, полученные при съемке, широко используются для анализа закономерностей формирования подземных вод территории, определения положения областей их питания и разгрузки, оценки условий взаимодействия водоносных горизонтов, взаимодействия подземных и поверхностных вод территории, оценки экологического состояния природных сред и др.
Гидрогеохимические работы, выполняемые непосредственно в процессе съемки, включают отбор проб воды и газа для проведения различного вида анализов в полевой лаборатории партии или в стационарных гидрохимических лабораториях, а также определения ряда компонентов химического состава воды непосредственно на водопроявлениях по маршруту с помощью переносных полевых лабораторий.
В соответствии с общими методическими рекомендациями по проведению гидрогеологической съемки все проявления подземных вод, обследованные при проведении съемочных маршрутов или других видов работ (источники, колодцы, скважины и др.), должны быть охарактеризованы теми или другими видами анализа (табл. 17.1).
Массовые определения химического состава подземных вод при гидрогеологических съемках осуществляются, как правило, полевыми анализами воды с использованием специальных маршрутных лабораторий. Наиболее характерные (опорные) источники и колодцы, все буровые скважины, пробуренные непосредственно при проведении съемки, опробуются путем проведения
Таблица 17.1
Количество воды, требующейся для производства химических анализов
Вид анализа | Сухой остаток, г/дм3 | ||
0,5 | 0,5-1,5 | более 1,5 | |
Объем пробы, л | |||
Полный | 2.0 | 1,5 | 1,0 |
Сокращенны й | 1.5 | 1,0 | 0.5 |
Полевой | 0.5 | 0,5 | 0,25 |
сокращенного анализа воды. Контрольные определения, а также наиболее интересные и важные объекты исследования (термальные и минеральные источники, скважины, пробуренные на водоносные горизонты перспективные для использования пресных вод и др.) выполняются проведением полного химического анализа воды (см. гл. 4). Как правило, при сокращенном, а тем более полном анализе воды по тем же объектам выполняется полуколи- чественный спектральный анализ сухого остатка для ориентировочного определения состава и содержания микрокомпонентов. При необходимости на водопроявлениях, которые могут представлять особый интерес, производится отбор проб на специальные виды анализа (биологически активных компонентов минеральных вод; металлов при показаниях на наличие рудных месторождений; радиоактивных элементов; тяжелых металлов, органических веществ и других при наличии антропогенного загрязнения подземных вод и т.д.).
Количество воды, отбираемой на анализ при проведении маршрутных и других работ, зависит от его вида и требуемой точности, а также от минерализации воды: чем меньше сухой остаток, тем больше нужно воды (табл. 17.1).
При маршрутных работах непосредственно на водоисточниках определяют ряд нестабильных компонентов: NH|, NO*, NO*, Fe2+, Fe3+, О-,, H2S, CO-,, pH, Eh воды и др. (см. гл. 4). Эти определения выполняются с помощью переносных полевых лабораторий типа ПЛАВ (полевая лаборатория анализа воды), МЛАВ (маршрутная лаборатория анализа воды) и др. Гидрохимические лаборатории типа ПЛАВ используются также для выполнения сокращенных (см. гл. 4) анализов воды непосредственно на базе съемочной партии.
В последнее время все больше распространение при полевых исследованиях получает применение передвижных гидрохимических лабораторий различного назначения и степени оснащенности, укомплектованных всем необходимым для производства анализа (посудой, приборами, реактивами, лабораторным оборудованием, а некоторые — насосными устройствами для отбора проб, газовыми баллонами и установками автономного электрообеспечения). Однако такие лаборатории пока ограниченно используются при проведении собственно съемочных работ.
Гидрологические наблюдения и гидрометрические работы. Гидрологические наблюдения при гидрогеологических съемках проводятся для получения дополнительной информации о поверхностных водотоках и водоемах территории (реки, ручьи, озера, водохранилища, болота). Исследуется глубина и ширина речных русел на характерных участках, глубина озер, типы болот, скорости течения поверхностных водотоков, состав донных отложений и выходы коренных пород в руслах, наличие порогов, выходы подземных вод (русловая разгрузка и субаквальные родники) в руслах рек и береговых зонах озер (визуально или с помощью гидрометрических и гидрогеофизических работ), выполняются определения химического состава и минерализации поверхностных вод, устанавливаются характеристики их режима (путем проведения специальных исследований или опроса местных жителей) и др.
Гидрометрические работы проводятся для количественной оценки разгрузки подземных вод в гидрографическую сеть территории. Этот вид работ дает особенно ценную информацию в районах с хорошо развитой гидрографической сетью, а его проведение при маршрутных исследованиях обеспечивает получение массового фактического материала в пределах всего района работ. Гидрометрические работы проводятся в периоды, когда речной сток района полностью или в основном формируется за счет разгрузки подземных вод (периоды устойчивой летней и зимней межени). В районах с наличием озер и болот при этом должны выполняться специальные оценки роли озерных (сработка запасов воды в озерах) и болотных вод в формировании меженнего стока рек. Для временных гидрометрических створов предусмотрена расчистка их от растительности, валежника, крупных валунов и др. Они, как правило, располагаются на удобных (прямолинейных с равномерным течением, отсутствием “мертвых” пространств) участках русел. На створе измеряют глубины для определения площади поперечного сечения русла и измеряют расход поверхностного водотока с помощью гидрометрических вертушек (реже поплавков, что менее точно)I.
Расчеты средней для площади бассейна величины разгрузки подземных вод в речную сеть выполняются по двум основным схемам.
При одном (замыкающем) гидрометрическом створе
= 0р-0шш ПОЛ р '
где МШУ1 — среднее (для площади речного бассейна выше створа) значение модуля подземного стока в реку (разгрузки подземных вод в русло), л/с • кмII; 0р — расход реки в створе, мIII/с; Qno|i — суммарная величина поверхностного стока в русло (сток с озер, болот, хозяйственные сбросы воды), м3/с; F — площадь речного бассейна выше створа, км2.
По двум гидрометрическим створам2, расположенным на разных участках русла:
М1Ш = ,000^2= „7.5)
"1,„а = "*»ЛОрд/С”- <17.6)
где АС?р — разность расходов реки в двух гидрометрических створах, м3/с; (?|]ОВ — приток поверхностных вод (болота и др.) на участке между створами, м3/с; AF — участок площади речного бассейна между двумя гидрометрическими створами (площадь частного водосбора), км2; МЪтл — средняя величина разгрузки подземных вод в русло (линейный модуль) на участке между двумя створами, л/с • км; AL — длина русла на участке между створами, км.
Использование этих методов позволяет оценить средние величины разгрузки подземных вод в реки непосредственно на период производства замеров. Однако при проведении специальных работ с использованием данных по постоянно действующим постам гидромстслужбы эти величины могут быть приведены к среднемноголетним значениям разгрузки (питания) подземных вод различной обеспечен-
пости и рассматриваться как характеристики естественных ресурсов подземных вод (Ратнер, 1977; и др.). При проведении специальных работ для размещения двух гидрометрических створов [три оценках величин разгрузки подземных вод по “частным" водосборам, как правило, широко используются методы гидрогеофизических исследований (термометрия, резистивиметрия, метод естественного электрического поля).
Геофизические работы во всех случаях включаются в состав гидрогеологических съемок, но особенно велика роль этих работ при проведении исследований на “закрытых” слабо расчлененных территориях.
При проведении гидрогеологических съемок наземные геофизические методы в площадной или профильной постановке используются главным образом для решения следующих задач;
изучения глубины залегания кровли опорного электрического горизонта, в качестве которого в зависимости от строения гидрогеологического разреза территории может рассматриваться конкретный водоносный горизонт, слабопроницаемый пласт, поверхность дочетвертичных пород, перекрытая рыхлыми отложениями и др.;
расчленения гидрогеологического разреза с определением глубин залегания и мощностей водоносных горизонтов и слабопроницаемых элементов разреза;
определения и картирования границ структурных зон с повышенной трещиноватостью горных пород, тектонических нарушений, зон интенсивной закарстованности и др.;
определения общей минерализации подземных вод и засоления почв и пород зоны аэрации, в том числе связанных с антропогенным загрязнением первого водоносного горизонта и пород зоны аэрации;
определения участков субаквальной разгрузки подземных вод и участков поглощения поверхностных вод, в том числе формирующихся рассредоточенно через рыхлые донные отложения;
определения направлений и скоростей движения подземных вод и др.
Для решения перечисленных и других задач при производстве гидрогеологических съемок обычно используются методы электроразведки: вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ), электрическое профилирование (ЭП), метод естественного электрического поля (ЕП) и другие и в меньшей степени методы сейсморазведки.
Глубинность геофизических исследований при гидрогеологических съемках, как правило, не превышает 100—150 м. Количественная (гидрогеологическая) интерпретация геофизических данных осуществляется на основе использования теоретических или эмпирически установленных зависимостей между геофизическими и гидрогеологическими параметрами или по материалам исследования специальных опорных (параметрических) скважин.
Геофизические работы также используются при бурении и исследовании гидрогеологических скважин. Размещение на местности картировочных скважин специального назначения (выявление и опробование переуглубленных участков речных долин, зон тектонических нарушений, зон интенсивной закарстованности и др.) во всех случаях должно производиться с использованием материалов предшествующих геофизических работ.
Методы скважинной геофизики относительно редко используются при исследовании собственно картировочных гидрогеологических скважин. Однако их применение (методы электрокаротажа — КС, БКЗ, ЕП; радиоактивного каротажа — ГК, НГК, ГГК; термометрического и резистивиметрического каротажей и др.) обеспечивают получение (уточнение) важнейших гидрогеологических данных; расчленение гидрогеологического разреза скважин с выделением водоносных горизонтов и зон, оценка водно-коллекторских свойств горных пород; изменение по разрезу общей минерализации и температуры подземных вод, определение действительной скорости движения подземных вод и др. (Климентов, Кононов, 1978; Огильви, 1990; и др.).
Изучение режима подземных вод. Возможность проведения при гидрогеологической съемке полноценных исследований режима подземных вод ограничена сроками проведения этих работ в пределах конкретного района (1—2 года). Целью этих наблюдений является установление общих закономерностей изменения во времени гидродинамических (уровни в скважинах и колодцах, дебиты источников), а также физических и гидрогеохимических (температура, минерализация, химический состав) характеристик режима подземных вод верхних водоносных горизонтов на различных элементах рельефа (речные долины, водоразделы и др.) в зависимости от воздействия основных режимоформирующих факторов: климатических, гидрологических, антропогенных и др. (см. гл. 7).
Наблюдения за характеристиками режима подземных вод проводятся в картировочных и других скважинах, специально оборудованных для проведения наблюдений на конкретный водоносный горизонт, а также на опорных (наиболее характерных для района)
источниках и колодцах. Исключительно важной дополнительной информацией при изучении режима подземных вод являются характеристики уровенного режима и изменения минерализации и химического состава поверхностных вод (реки, озера, болота), получаемые на имеющихся постах Росгидромета или в результате проведения собственных наблюдений, а также данные метеоклима- тических наблюдений (температуры воздуха, атмосферные осадки, величины испарения) на метеостанциях или балансовых площадках района и смежных территориях.
При правильном организации режимных наблюдений, выполняемых даже в относительно короткий (1—2 года) период проведения съемочных работ, они дают ценную информацию о внутригодовом изменении основных характеристик режима подземных вод и (при наличии соответствующих данных) их связи с комплексом климатических, гидрологических антропогенных и других режимоформирующих факторов. Кроме того, результаты режимных наблюдений, выполняемых на скважинах (створах скважин), могут быть использованы для количественной оценки величин питания грунтовых вод в различные периоды года, а также для оценки условий и параметров взаимодействия подземных и поверхностных вод и др. (см. гл. 7).
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.
Гидрогеологические карты. Основным отчетным документом о проведении гидрогеологической съемки является гидрогеологическая карта района работ, которая дополняется одним (или несколькими) гидрогеологическим разрезом и краткой пояснительной запиской (отчетом о проведении съемочных работ).
По своему содержанию и назначению гидрогеологические карты любого масштаба подразделяются на общие и специальные. В соответствии с масштабом картирования они подразделяются на крупномасштабные (масштабы 1:50 000 и крупнее), среднемасштабные (1:100 000—1:500 000) и мелкомасштабные (1:1000 000 и мельче).
Общие гидрогеологические карты составляются по результатам съемочных работ (реже — мелкомасштабные карты, на основании имеющихся фондовых материалов) и в соответствии с методическими требованиями должны с максимальной полнотой отражать условия распространения и типы подземных вод в пределах верхней части гидрогеологического разреза, непосредственно изученной при проведении съемки.
Специальные гидрогеологические карты обычно составляются по фондовым материалам (мелкомасштабное картирование) или по результатам специальных гидрогеологических работ (крупномасштабные карты и схемы) и в зависимости от их назначения могут содержать различную информацию: карты гидрогеологического районирования, распределения количественных характеристик ресурсов подземных вод, гидрогеохимические карты, карты параметров, глубин залегания подземных вод и др.
Общие гидрогеологические карты любого масштаба всегда составляются на геологической основе того же или более крупного масштабаI.
В соответствии с методическими руководствами по составлению общих гидрогеологических карт на них, как правило, отражается следующая информация:
границы структурно-гидрогеологических районов разных порядков;
границы распространения отложений конкретных водоносных горизонтов (комплексов) и слабопроницаемых пластов и толщ верхней части гидрогеологического разреза, непосредственно изученной при проведении съемочных работ);
стратиграфический возраст отложений водоносных горизонтов и слабопроницаемых пластов;
литологический (литолого-петрографический) состав горных пород;
основные (наиболее характерные) естественные и искусственные водопроявления (источники, колодцы, буровые на воду скважины);
линии гидрогеологических разрезов;
дополнительная информация, состав которой определяется геолого-гидрогеологическими условиями района и характером антропогенной нагрузки на территорию (зоны тектонических нарушений с установленной или предполагаемой обводненностью, границы областей питания и разгрузки глубоких подземных вод, гидроизогипсы или гидроизопьезы на участках с наличием необходимых данных, изолинии минерализации или границы участков с различной минерализацией подземных вод при ее значениях более 1,0 г/л, крупные водозаборы и зоны их влияния, границы орошаемых массивов, участки интенсивного антропогенного загрязнения грунтовых вод и др.).
Стратиграфический возраст отложений водоносного горизонта изображается обычно цветной закраской, принятой для геохронологической шкалы геологических карт. При этом сплошной закраской по площади распространения может изображаться или первый от поверхности водоносный горизонт или основной (наиболее перспективный) водоносный горизонт территории. Как правило, дополнительная информация (гидроизогипсы или гидроизопьезы, изолинии минерализации и др.) используется для характеристики подземных вод водоносного горизонта, который картируется в качестве основного.
Другие водоносные горизонты изучаемой при съемке части геологического разреза изображаются в виде границ их распространения и в полосах по фону “основного” водоносного горизонта, в которых может даваться дополнительная информация (стратиграфический возраст, состав пород и др.), или только границей распространения, на которой индексом указывается стратиграфический возраст горизонта.
Изображение слабопроницаемых и спорадически обводненных пластов и толщ дается на гидрогеологической карте, как правило, только границей их распространения с указанием индексом стратиграфического возраста отложенийI.
Изображение на карте опорных (наиболее характерных) естественных и искусственных водопроявлений (родники, колодцы, буровые на воду скважины и др.) дается системой условных знаков с дополнительными буквенными и цифровыми (псевдодроби) обозначениями. При ограниченном количестве водопроявлений целесообразным является изображение всей имеющейся информации.
У условного знака родника, как правило, дается дополнительная информация: номер по каталогу, стратиграфический возраст водоносного горизонта — индексом, дебит источника — л/с, минерализация воды — г/л, температура воды — °С.
У знака колодца: номер, возраст водоносного горизонта, глубина колодца — м; глубина до воды — м; минерализация — г/л.
У знака буровой скважины: номер, стратиграфический возраст вскрытого или опробованного водоносного горизонта, глубина скважины — м, глубина установившегося уровня воды — м, удельный дебит — л/с, минерализация воды — г/л.
При необходимости химический состав подземных вод может отражаться цветной закраской внутри знака водопункта.
Гидрогеологические карты любого масштаба дополняются одним или несколькими гидрогеологическими разрезами, которые целесообразно размещать по наиболее информативным направлениям: вкрест простирания основных структурных и геоморфологических элементов, а также по направлениям, наиболее полно охарактеризованным горными выработками (скважинами).
На гидрогеологических разрезах отображаются:
строение, условия распространения и залегания водоносных и слабопроницаемых элементов разреза;
стратиграфический возраст водоносных горизонтов и слабопроницаемых пластов (цветной закраской или стратиграфическими индексами);
литологический состав горных пород (системой условных знаков);
буровые скважины — условными знаками, которые отражают: глубину скважины, положение опробованного интервала, величину напора и положение установившегося уровня подземных вод, удельный дебит (л/с) и минерализацию (г/л) подземных вод — цифрами, при необходимости — химический состав подземных вод — цветной закраской опробованного интервала;
изолинии минерализации или границы зон с различной минерализацией подземных вод.
Контрольные вопросы к главе 17
Цели и задачи гидрогеологической съемки. Основные виды работ и наблюдений.
Маршрутные съемки.
Работы и наблюдения, выполняемые на естественных водопроявлен иях (источниках).
Задачи и организация гидрологических работ при гидрогеологических съемках.
Гидрогеохимические исследования.
Использование и задачи геофизических работ.
Принципы построения и содержание гидрогеологических карт.
- Глава 1
- Единство природных вод Земли
- Поверхностная часть гидросферы.
- Глава 2
- Виды воды в горных породах
- Строение подземной гидросферы (гидрогеосферы)
- Глава 2. Состав и строение подземной гидросферы
- Глава 3
- Скважность (пустотность) горных пород
- Влажность и влагоемкость
- Проницаемость
- Глава 4
- Вода как химическое вещество (строение молекулы, структура, свойства, изотопный состав)
- Физические свойства подземных вод
- Состав подземных вод
- Факторы и процессы формирования химического состава подземных вод
- Глава 5
- Фильтрационный поток
- Закон Дарси
- Режим и баланс подземных вод
- Глава 5. Динамика и режим подземных вод -|27
- Глава 6
- Глава 7
- Воды зоны аэрации
- Грунтовые воды
- 7.2.1. Питание и разгрузка грунтовых вод
- Режим и баланс грунтовых вод
- Формирование химического состава
- Зональность грунтовых вод
- Глава 7. Грунтовые воды и воды зоны аэрации q3
- Глава 8 межпластовые воды
- Глава 9
- Трещинные воды
- Трещинно-карстовые воды
- Глава 10
- Глава 10. Артезианские бассейны платформенного типа 259
- Глава 11
- Гидрогеологические массивы
- Гидрогеология складчатых областей
- Артезианские бассейны межгорного типа
- 272 Часть III. Основы региональной гидрогеологии
- Адартезианские бассейны
- Вулканогенные массивы
- Глава 12
- Глава 12. Подземные воды области распространения... (криолитозоны) 289
- Основные типы подземных вод области распространения ммп
- 12.2. Криогенное преобразование гидрогеологических структур
- Глава 13
- Режим и баланс грунтовых вод
- 318 Часть III. Основы региональной гидрогеологии
- Формирование химического состава подземных вод
- Глава 14
- Глава 15
- Лечебные минеральные воды
- Промышленные воды
- Теплоэнергетические воды
- Глава 16 охрана подземных вод
- Охрана подземных вод от истощения
- Охрана и защита подземных вод от загрязнения
- Глава 17
- Глава 18
- Гидрогеологическое бурение
- Опытно-фильтрационные работы
- Гидрогеологический мониторинг
- Глава 1
- Глава 2
- Глава 3
- Глава 4
- Глава 5
- Глава 6
- Глава 7
- Глава 8
- Глава 9
- Глава 10
- Глава 11
- Глава 12
- Глава 13
- Глава 14
- Глава 15
- Глава 16
- Глава 17
- Глава 18
- Часть II