Бурение скважин | Технология | Цены | Фото и видео | Техническая литература
    
   

Месторождения на площади распространения линз
 






Техническая литература



Станок для бурения БУР-50:
Бурение скважин
  ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ТИПОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

Месторождения на площади распространения линз пресных подземных вод

Месторождения, приуроченные к площадям распространения линз пресных грунтовых вод, делятся на два подтипа: а) месторождения в линзах песчаных массивов пустынь; б) месторождения в приканальных линзах (см. табл. 4).

Месторождения первого подтипа распространены в аридной и гумидной зонах СССР — в песчаных пустынных районах и на морских побережьях. Однако наиболее крупные месторождения были обнаружены в песчаных пустынях Средней Азии и Южного Казахстана. Гидрогеологические условия формирования линз пресных вод в песчаных пустынях изучены слабо, поэтому ряд вопросов связанных, например, с генезисом линз, предстоит разрешить в ходе широкомасштабных поисково-разведочных работ и в результате обобщения опыта эксплуатации месторождений.

Питание пресных грунтовых вод в линзах может происходить за' счет следующих источников: а) инфильтрации атмосферных осадков; б) конденсации влаги из воздуха; в) инфильтрации поверхностных вод временно действующих потоков. Некоторые исследователи предполагают, что наиболее крупные по объему и площади линзы пресных подземных вод имеют реликтовое происхождение. Наряду с- мелкими линзами, имеющими площадь 1—2 км2 и мощность водоносного горизонта 3—5 м, в нашей стране известны крупные линзы, распространенные на сотни и даже тысячи квадратных километров и имеющие мощности продуктивного горизонта до нескольких десятков метров. К таким крупным линзам пресных вод приурочены месторождения промышленного типа.

В более мелких по площади линзах аридной зоны формируются ограниченные естественные ресурсы и запасы пресных подземных вод (так называемые подтакырные, прибарханные и др.). Однако такие месторождения имеют относительно более широкое распространение, и их ресурсы нередко являются единственным источником питьевой воды в пустыне.

В аридной зоне СССР месторождения линз пресных подземных вод отличаются очень сложными гидрогеохимическими условиями. Линзы эти формируются в песчаных массивах, вследствие физико-химического разделения пресных и соленых вод в толще песчаного массива (без наличия между ними слабопроницаемых пород), именно поэтому в литературе их нередко называют плавающими линзами. Таким образом, пресные грунтовые воды на площади линзы в плане и разрезе непосредственно контактируют с подземными водами повышенной (до 6 г/л) и высокой (до 15 г/л) минерализации.

Эти гидрогеохимические особенности месторождения предопределяют выбор не только методики их разведки, но и технологии эксплуатации.

Наиболее крупные месторождения линз пресных грунтовых вод выявлены в пустыне Каракумы, где они приурочены к песчаным образованиям и,, по В. Н. Кунину, называются подпес- чаными линзами пресных вод. Наиболее крупной из них и относительно хорошо разведанной является Ясханская линза, где создано первое "в Советском Союзе водозаборное сооружение по схеме спаренных скважин (рис. 14).

разрез месторождения Ясханской линзы Рис. 14. Схематический разрез месторождения Ясханской линзы пресных вод.

1 — водоносные пески; 2 — глины; 3 — уровень пресных грунтовых вод; 4— примерная граница раздела пресных и минерализованных вод; 5 — скважина; 6 — родник

Рассмотрим гидрогеохимические особенности месторождений этого типа на примере Ясханской линзы (по данным Н. Г. Шевченко). Она расположена в центральной части так называемых Приузбойских Каракумов,- Грунтовые воды приурочены здесь к древним аллювиальным отложениям четвертичного возраста. В плане линза имеет форму эллипса, большая ось которого вытянута в широтном направлении на расстояние до 70 км, максимальная ширина линзы 30' км. Площадь линзы с минерализацией пресных подземных вод до 1 г/л составляет около 2000 км2; средняя минерализация грунтовых вод внутри этого контура 0,3—0,5 г/л. Мощность продуктивного горизонта пресных грунтовых вод достигает 78 м, в периферии линзы она уменьшается. Глубина залегания уровня грунтовых вод на площади линзы изменяется от 10 до 40 м. Исследованиями было установлено, что на большей части площади -линзы пресные грунтовые воды залегают («плавают») непосредственно на соленых водах без разделяющих слоев. Однако при этом четко отмечается присутствие переходной зоны от пресных вод к минерализованным. На отдельных участках их разделяет небольшой мощности слой глин апшеронского яруса. Таким образом, Ясханская линза как бы окружена со всех сторон подземными водами повышенной (до 3 г/л) и высокой (до 60 г/л) минерализации. В гидродинамическом отношении Ясханская линза может быть отнесена к группе плавающих линз.

В пределах переходных зон в плане и разрезе отмечается" постепенное увеличение общей минерализации подземных вод. В вертикальном разрезе мощность переходной зоны относительно невелика и изменяется от 5 до 10 м, а в плане она занимает несколько километров. Так, у южных и восточных границ линзы ширина переходной зоны в плане составляет 3 км, а в отдельных местах она достигает 10 км (минерализация подземных вод -изменяется от 1 до 30 г/л). На северной границе ширина переходной зоны составляет 8 км. Было установлено, что вдоль левого берега Западного Узбоя (палео-Аму- дарьи) четко фиксируется наличие естественной разгрузки грунтовых вод с площади Ясханской линзы в форме нисходящих родников. С этим процессом связано питание пресных озер Западного Узбоя. Разведочными работами, проведенными на Ясханской линзе, были выявлены" сравнительно крупные естественные запасы пресных подземных вод и незначительные ежегодно восполняемые их естественные ресурсы. В настоящее время на месторождении действует оригинальное водозаборное сооружение, созданное для хозяйственно-питьевого водоснабжения Небит-дага.

Месторождения линз пресных подземных вод второго подтипа (см. табл. 4) распространены в виде линейно-вытянутых фильтрационных потоков, формирующихся вдоль ирригационных или транспортных каналов. Этот подтип месторождений можно назвать приканальными линзами пресных подземных вод.

Естественные ресурсы и запасы на таких месторождениях- формируются за счет фильтрационных потерь из канала. Масштабы приканальных линз пресных подземных вод определяются, прежде всего, природной емкостью водовмещаюгцих пород — мощностью зон аэрации и полного насыщения,— а также режимом источника их питания — поверхностных вод канала. Месторождения эти, создаваемые в результате инженерной деятельности человека, довольно широко распространены на территории СССР, что связано с интенсивной водохозяйственной деятельностью в равнинных частях страны. В аридной зоне месторождения приканальных линз пресных вод формируются, например, вдоль многочисленных магистральных ирригационных каналов (Каракумский, Ферганские, Северо-Крымский и др.). В гумидной зоне такие месторождения формируются вдоль магистральных транспортных каналов (Волга — Москва и др.)

При изучении описываемых месторождений очень важно установить положение границ линзы в плане и разрезе. В этом отношении можно выделить две наиболее типичные . схемы (рис. 15) граничных условий,складывающихся при формировании линзы в условиях: а) подпертой фильтрации из канала; б) свободной фильтрации поверхнбстуых вод из канала, когда уровень грунтовых вод отрывается от русла канала. Эти условия гидравлической взаимосвязи пресных подземных вод линзы и поверхностных вод канала имеют существенное значение при обосновании расчетной схемы, принимаемой для оценки эксплуатационных запасов, поэтому они должны быть изучены в процессе проведения разведочных работ. В аридной зоне СССР, где в рыхлых, четвертичных образованиях часто распространены соленые воды, нижняя граница линзы пресных подземных вод под каналом имеет сложные гидрогеохимические условия: пресные воды залегают непосредственно на соленых водах-, образуя «плавающие» линзы пресных вод. В тех случаях, когда канал работает не круглогодично, в нем со временем изменяются условия формирования границ линзы в плане и разрезе.

Схемы формирования приканальных линз подземных вод Рис. 15. Схемы формирования приканальных линз пресных подземных вод в условиях подпертой (а) и Свободной (б) фильтрации из канала. 1 — водоносные породы; 2 — водонепроницаемые породы; 3 — естественный уровень подземных вод; 4 — уровень подземных вод с учетом питания из канала; 5 — покровные образования; 6—свободная фильтрация; 7 — направление стока; 8 — уровень минерализованных вод; 9 — контур линзы пресных подземных вод. П—пресные воды; М — минерализованные воды,

Таким образом, линзы пресных подземных вод могут образовываться в условиях присутствия постоянно (поверхностные воды кадала) и периодически действующего источника питания. При близком залегании грунтовых вод линзы (менее 4 м) инфильтрационные потери из канала (основной источник питания) расходуются на пополнение естественных ресурсов и запасов, а также на испарение. При глубине залегания грунтовых вод более 4 м инфильтрационные потери расходуются преимущественно" на пополнение запасов грунтовых вод. Такие условия питания и формирования граничных условий фильтрационного потока подканальных линз пресных подземных вод обусловливают некоторые- особенности их разведки и оценки эксплуатационных запасов.

В настоящее время накоплен небольшой опыт разведки и эксплуатации месторождений пресных подземных вод приканальных линз в нашей стране. В Узбекистане и Туркмении существует несколько водозаборных сооружений, расположенных вдоль ирригационных каналов, производительностью до 15 тыс. м2/сут. Месторождения пресных подземных вод этого подтипа могут быть использованы для организации хозяйственно-питьевого водоснабжения крупных сельскохозяйственных объектов, обычно базирующихся вдоль крупных ирригационных каналов.

В качестве примера приведем краткое описание подканаль- ной линзы пресных грунтовых вод, расположенной вдоль магистрального канала Пахта — Арал в пределах распространения аллювиальных отложений в низовье р. Амударьи. Линза пресных грунтовых вод сформировалась в аллювиальных песках в результате инфильтрации поверхностных вод канала. Уровень грунтовых вод залегает на глубинах 1,5—3,0 м, фильтрационные потери из, канала достигают 0,17 м3/с на 1 км его длины. Питание расходуется на испарение и на восполнение запасов пресных грунтовых вод. В плане линза представляет собой сравнительно узкую полосу, ориентированную вдоль канала. Ширина линзы по левому берегу канала достигает 300 м, а по правому —• 700 м; длина линзы более 3 км. Мощность сформировавшегося продуктивного горизонта пресных- грунтовых вод изменяется от 30 до 40 м; ниже распространены соленые подземные воды- с минерализацией до 10 г/л, залегающие на первом от поверхности водонепроницаемом слое Глин. Мощность горизонта соленых вод под линзой составляет 45 м. Водоносные пески линзы обладают .хорошими фильтрационными свойствами — коэффициент фильтрации достигает 20 м/сут. На базе ресурсов пресных грунтовых вод линзы построено водозаборное сооружение (ряд водозаборных скважин), общей производительностью до 10 тыс. м3/сут.