Проблемы гидрогеоэкологии. Том 2 - Мироненко В.А.
ISBN 5-7418-0123-4
Скачать (прямая ссылка):
та, то должны быть предусмотрены меры по ее механическому устранению в намечаемых интервалах опробования.
22.2.1. Опробования вблизи поверхности грунтовых вод
При залегании опробуемого интервала непосредственно вблизи уровня грунтовых вод, в опытных условиях образуется единый субгоризонтальный фильтрационный поток, осложненный динамикой водоотдачи (недостатка насыщения) и капиллярными эффектами над его депрес-сионной поверхностью. Интерпретация таких экспериментов, в принципе, подобна опытным откачкам из безнапорных водоносных пластов [9], и здесь поэтому не рассматривается. Отметим только, что подобными опытами определяется, преимущественно, горизонтальная проницаемость (проводимость) в зоне наведенного фильтрационного потока, хотя качественно проведенные кустовые эксперименты способны оценить и недостаток насыщения, и вертикальную проницаемость пород вблизи де-прессионной поверхности.
При неглубоком (1-2 м) залегании уровня грунтовых вод более надежные результаты можно получить опытными откачками, особенно с прямым прослеживанием динамики гравитационной водоотдачи и капиллярных эффектов вблизи понижающейся депрессионной поверхности. Для этого здесь могут использоваться прямые отборы проб на влажность и индикация нисходящего потока влаги трассером, запускаемым через неглубокие шурфы, поблизости от центральной скважины. Тогда по выходной кривой концентрации индикатора в откачиваемой воде можно достаточно надежно определить среднюю действительную скорость переноса через приповерхностный слой, после чего нетрудно перейти к расчетным парамет-
рам его проницаемости (точнее, коэффициенту влагопе-реноса при заданной влажности).
В целом, вышеописанные опыты имеют смысл, прежде всего, для оценки фильтрационных параметров пород в зоне колебания уровней фунтовых вод или их предполагаемого повышения, связанного с поверхностными техногенными источниками (бассейнами промстоков, в частности) .
22.2.2. Опробования зон разреза, удаленных от поверхности грунтовых вод
При этом наиболее вероятны три типовые схемы: 1) в опробуемом интервале и непосредственно под ним отсутствуют относительно водоупорные образования (опробование без подпора); 2) опробуемая однородная или слоистая толща подстилается «непроницаемым» водоупором;
3) то же при наличии нисходящего перетекания через подстилающий водоупор («налив на слой»).
Первая опытная схема, характерная для сравнительно однородных и мощных опробуемых толщ ненасыщенных пород, отвечает условиям существенно вертикального потока влаги в зоне опробования; вторая схема характеризуется доминированием горизонтального наведенного потока, который может вовлекать и верховодку над опробуемым водоупором; в последней же схеме имеет место сочетание субгоризонтального потока в зоне влияния налива с вертикальным перетеканием через относительный водоупор, подстилаемый недонасыщенными проницаемыми образованиями. Далее дается анализ каждой из этих схем.
Схема 1. В условиях гомогенных пород и глубокого залегания уровня подземных вод зона распространения наливаемой в скважину жидкости приобретает со временем характерную «колоколообразную» форму, определяемую совместным действием гравитационных сил и ка-
359
пиллярных эффектов вблизи ее границ. При этом в непосредственной близости от фильтра скважины движение носит радиальный характер, а несколько ниже ее дна формируется вертикальный поток с градиентом 1г - 1. Перемещение нижней его границы, сопровождаемое соответствующим ростом боковой поверхности ореола наливаемой жидкости (через которую осуществляется отвод последней капиллярными силами), препятствует достижению стационарного опытного режима. Моделирование показало [13], что полное водонасыщение пород отмечается лишь вблизи скважины, а боковой капиллярный отток намного увеличивает эффективную зону влияния эксперимента. При условии постоянного уровня воды в скважине, напоры вблизи нее (в насыщенной зоне) быстро стабилизируются, чего никак нельзя сказать о напорах в недонасыщенной области; поэтому скорость потока продолжает изменяться во времени. Расход подаваемой жидкости сначала максимален, а затем — довольно быстро (реально в течение нескольких часов) педает до примерно постоянных значений (Qx). График зависимости 1/QC от
lgf при Q < О,80оо примерно прямолинеен, что позволяет
разработать схему интерпретации для нестационарного режима [13]. Однако, результаты могут существенно искажаться за счет профильной анизотропии, которая вызывает более раннее отклонение упомянутого графика от прямолинейного.
С другой стороны, интерпретация может вестись по периоду стабилизации расхода, но для достижения им значения ?>оо может
потребоваться очень большое время — порядка 5-10 суток — при малой исходной влажности пород и/или низкой проницаемости. При этом объем воды, необходимый для опыта, растет нелинейно: напри-
мер, для достижения точки в 90% от потребуется воды в два раза
больше, чем для точки 0,8<2оо. Расчетная зависимость для периода
