Проблемы гидрогеоэкологии. Том 2 - Мироненко В.А.
ISBN 5-7418-0123-4
Скачать (прямая ссылка):
334
21.2. Применение индикаторных гидрогеофизических методов для изучения фильтрационных потоков вблизи поверхностных водоемов и водотоков
Выше неоднократно отмечалось, что определение скорости фильтрации, которая может рассматриваться как самостоятельный параметр, является необходимым условием для обоснования расчетных моделей миграции. Поэтому необходимо по возможности стремиться к идентификации поля скоростей фильтрации in situ; весьма оперативно такие определения можно выполнить, используя скважинную резистивиметрию и термометрию, которые позволяют одновременно провести более детальное расчленение водоносных комплексов по фильтрационным свойствам. Для изучения распределения скоростей фильтрации через экранирующие отложения бассейнов промышленных стоков может использоваться метод термозондирования донных отложений. Заметим попутно, что гидрогеофизический каротаж позволяет проводить контроль качества и состояния наблюдательных скважин режимной сети и эксплуатационных скважин, т.е. непосредственно оценить представительность информации, получаемой в результате режимных наблюдений.
21.2.1. Определение скорости фильтрации резистивиметрией наблюдательных скважин
Определение скоростей фильтрации по данным рези-стивиметрии освещено в разд. 15.4.1, поэтому обратим внимание лишь на некоторые аспекты метода при исследованиях регионального характера.
Каждая опробуемая резистивиметрией скважина требует определения коэффициента искажения потока, учитывающего состояние ее прифильтровой зоны. Для этого могут использоваться результаты экспресс-наливов [2]. В целом, при постановке резистивиметрических наблюяе-
ний, особенно в водоносных горизонтах с плохо изученными фильтрационными свойствами, необходимо сводить к минимуму влияние кольматации опытных скважин и ставить опыты преимущественно на недавно пробуренных и тщательно разглинизированных скважинах, В противном случае результаты резистивиметрии могут оказаться практически неинтерпретируемыми.
Заметное влияние на результаты резистивиметрии оказывает шготностная дифференциация индикатора в стволе наблюдательной скважины, вызванная гравитационными силами. Происходит это обычно при расположении фильтра ниже уровня воды, в то время как засоление производится по всему стволу скважины. Частично исключить влияние плотностной конвекции можно, засаливая только прифильтровую и расположенную ниже нее части скважины. Однако наиболее эффективным путем устранения вертикальных перемещений индикаторов в скважине является надежная изоляция ее отдельных, небольших по размерам интервалов, которые оборудуются автономными резистивиметрами.
Очень сильное искажающее влияние на результаты резистивиметрии оказывают перетоки воды внутри ствола скважины, вызванные неравномерным распределением напора в водоносном горизонте по вертикали. Чаще всего такие перетоки отмечаются вблизи участков интенсивного питания или разгрузки подземных вод, делая результаты резистивиметрии некондционными. Избавиться от их влияния удается лишь путем наблюдения за рассолением в небольших изолированных интервалах. Полезно также сочетание резистивиметрии с раеходометрией.
С учетом сделанных оговорок, использование резистивиметрии для определения скоростей фильтрации в водоносных комплексах имеет свои, довольно жесткие рамки.
21.2.2. Гидрогеотермические наблюдения
Наблюдения в водоносных пластах вблизи контуров питания. Основной причиной тепловых возмущений в вдоносном горизонте вблизи контура его питания является фильтрация со стороны водоема, где происходят сезонные температурные колебания. Основываясь на данных о температурном режиме горизонта, можно рассчитать средние скорости фильтрации v между водоемом и наблюдательными скважинами, по которым проводятся термометрические наблюдения.
Так, если не учитывать потери тепла через кровлю и подошву пласта, то [1 ]:
v~&xC°nn/(AtxC°f) ~0,7 Ьх!Ых (21.6)
— для точек наблюдения, находящихся на достаточно большом удалении А* от водоема (Atx — время перемещения «пиковых» значений температуры на расстояние Ах). Результаты будут вполне надежными, если мощность т исследуемой профильной зоны превышает величину тт-п в критерии (5.16); реально величина mmin находится в пределах 10-20 м.
Более надежная методика интерпретации термометрии скважин базируется на решении профильной задачи переноса теплового возмущения от несовершенного водоема [11: учитывается прогрев пород под дном бассейна за счет инфильтрации и кондуктивным путем, а также конвективный горизонтальный перенос, осложненный тепло-ообменом с окружающими водоносный пласт породами. При этом предполагаетмся, что температура придонного слоя воды в бассейне (Ту в течение годового цикла (с периодом г) изменяется по гармоническому закону:
ТТ-А0 sm(2tft/r), (21.7)
где А0 — амплитуда сезонных колебаний температуры воды в придонном слое водоема; t — текущее время.
Решение задачи для случая гомогенных пород и квазистационар н ого режима межслоевого теплообмена получено Г.Н.Гензелем [ 1 ] в виде уравнения бегущей волны с затухающей амплитудой. При отсутствии теплообмена с окружающими породами и совершенстве
