|
| ||
| Бурение скважин | Технология | Цены | Фото и видео | Техническая литература | ||
 |
Месторождения подземных вод в области распространения многолетнемерзлых пород |
|
|
Техническая литература Станок для бурения БУР-50:  | ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ТИПОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ Месторождения подземных вод в области распространения многолетнемерзлых пород Среди месторождений пресных подземных вод, распространенных в области вечной мерзлоты, выделяются три наиболее распространенных промышленных типа месторождений (см. табл. 5) Условия питания подземных вод в области распространения многолетнемерзлых пород более сложны, чем в гумидной и аридной зонах СССР. Однако и при затруднительных условиях формирования пресные подземные воды в области вечной мерзлоты имеют сравнительно большое распространение и относительно большие ресурсы. Опыт постановки поисково-разведочных работ, накопленный за последние 15—20 лет, подтверждает этот вывод. Месторождения подземных вод подрусловых таликовых зон. Наибольший практический интерес по своим эксплуатационным возможностям представляют промышленные месторождения подземных вод первого типа, приуроченные к площади распространения безнапорных грунтовых вод песчано-галечниковых отложений речных подрусловых и подозерных таликовых зон (см. табл. 5). Такие месторождения распространены преимущественно в долинах крупных рек или в котловинах крупных озер, поверхностные потоки которых никогда не промерзают зимой до дна. В результате длительного теплового воздействия не промерзающих поверхностных вод под руслом реки, иногда на большую глубину (до 100 м), образуются талые породы, и в песчано-галечниковых аллювиальных или озерных образованиях формируется подземный поток грунтовых вод. Этот поток, как правило, имеет активную гидравлическую связь с поверхностными водами (рис. 22). Условия формирования подрусловых таликовых зон в речных долинах зависят от ряда факторов, и, прежде всего, от энергии теплового потока поверхностных вод реки, режима стока, структуры окружающей вечной мерзлоты и мощности песчано-галечниковых образований. Все это необходимо рассматривать в историческом аспекте для каждой речной долины отдельно. Естественные ресурсы и запасы подземных вод определяются размерами талика (мощность и площадь распространения), условиями питания (связь с поверхностными водами) и фильтрационными свойствами водовмещающих пород.  Рис. 22. Схематический разрез сквозного талика в речной долине. / — галечиикн; 2 —глины; 3 —коренные породы; 4 — многолетнемерзлые породы; 5 — скважнны; 6 — депрессия; 7 — уровень грунтовых вод. Наиболее характерные месторождения первого промышленного типа были выявлены,, например, в долинах рек Лены и Колымы. Грунтовые воды подруслового талика р. Лены разведывались около г. Якутска. Бурение скважин производилось на площади Чапаловской протоки, непосредственно связанной с основным руслом непромерзающёй до дна реки. Ширина потока пресных грунтовых вод оказалась здесь около 700 м, средняя мощность горизонта изменяется от 10—12 до 25—29 м. На базе выявленных ресурсов грунтовых вод организовано централизованное водоснабжение части г. Якутска. Аналогичные гидрогеологические условия были выявлены при разведке верхней части долины р. Колымы. Следует однако отметить, что эксплуатационные возможности месторождений подземных вод подрусловых таликовых зон в настоящее время слабо используются в народном хозяйстве. В части постановки и проведения поисково-разведочных работ на месторождениях подземных вод речных таликовых зон можно отметить следующее. При проведении работ на стадии общих поисков, путем анализа материалов предыдущих исследований и материалов гидрометеослужбы СССР можно,оценить принципиальную возможность обнаружения в изучаемом районе месторождений описываемого типа. Поисковыми признаками и 'критериями наличия таликовых зон в долинах рек могут быть своеобразный растительный покров, наличие полыньи, незамерзающих источников и наледи (особые признаки). На стадии детальных поисков целесообразно провести на изучаемом объекте мерзлотно-гидрогеологическую съемку. Комплексная съемка, которую (масштаб 1:50 000 или I : 100 000) следует рассматривать как поисковый метод, должна включать геофизические, геоморфологические, геокриологические и гидрологические исследования, бурение поисковых скважин и т. д. На этой стадии очень важно изучить условия распространения и залегания (в плане и разрезе) многолетнемер- злых пород в долине реки, а также их температурный режим; определить глубину сезонного промерзания и протаивания горных пород, оконтурить таликовую зону (выявить ее мощность и строение), получить данные об уровенном режиме и расходе поверхностных вод в реке, особенно в зимнее время. Обязательным является детальное изучение наледей, данные об объеме которых могут быть использованы для оценки естественных ресурсов подземных вод. Поисковые скважины можно располагать по поперечникам долины, а одиночные выработки вдоль русла реки їЛежду поперечниками. Все поисковые скважины необходимо опробовать откачками, что позволит в первом приближении оценить фильтрационные свойства водоносных песчано-галечниковых пород. Особенно большое значение приобретают термометрические исследования всех буровых скважин. На стадии детальных поисков следует организовать изучение^ режима подземных вод и поверхностных вод. На стадии предварительной разведки на перспективном участке должен быть проведен обычный комплекс дополнительных разведочных и опытных работ. Кроме того, необходимо изучить емкостные свойства водовмещающих пород, которые в годовом цикле частично осушаются под влиянием естественных факторов (изменение условий питания от паводковых расходов реки до межени). Для определения фильтрационной неоднородности пород в вертикальном разрезе необходимо во всех разведочных скважинах провести расходометри- ческие и резистивиметрические исследования. Должно быть продолжено изучение режима подземных и поверхностных вод. При детальных разведочных работах гидрогеологические скважины должны быть размещены на участке применительно к выбранной схеме будущего водозабора; опытно-фильтрационные работы (кустовые откачки) целесообразно проводить в зимнее время. Следует отметить, что условия формирования запасов подземных вод на месторождениях подземных вод речных подрусловых таликовых зон до некоторой степени аналогичны условиям на месторождениях подземных вод в речных долинах гу- мидных и аридных областей, описанных выше. Эта аналогия позволяет использовать для оценки разведанных запасов месторождений подземных вод таликовых зон речных долин гидродинамический метод, а- для определения обеспеченности источником питания — балансовый метод (95 %-ной обеспеченностью поверхностного стока). Вместе с этим изучение месторождений в области вечной мерзлоты имеет и некоторые особенности. Особенностью оценки разведанных запасов описываемых месторождений является необходимость решения прогнозных тепло- физических задач с целью определения возможного изменения границ многолетнемерзлых пород в нарушенных условиях будущей эксплуатации подземных вод. Целесообразно также учитывать условия распространения таликовых зон в речной долине. Второй подтип месторождений подземяых речных таликовых зон (см. табл. 5) приурочен к древним речным долинам с периодически действующим поверхностным стоком й относительно ограниченной площадью таликовых зон (Талнах, Ергалах, Ин- гамикит, Наменга и др.). Особенности разведки и оценки запасов месторождений этого подтипа рассмотрены в гл. 5. Месторождения напорных вод на площади частично промороженных- мелких артезианских бассейнов. Несколько меньшее практическое значение по своим эксплуатационным возможностям имеют месторождения напорных вод частично промороженных мелких артезианских бассейнов. Целесообразно выделить два подтипа таких месторождений, приуроченных к площади: а) частично промороженных собственно мелких складчатых структур или тектонической депрессии (рис. 23); б) к площади частично промороженной обводненной трещиноватой зоны выветривания коренных пород. Исследованиями было установлено, что в процессе промерзания гидрогеологических массивов на дне долин и тектонических депрессий в трещиноватых породах и складчатых структурах различного литологического состава (песчаники, известняки и др.) формируются водонапорные системы. Мерзлая зона в таких случаях служит водоупорной кровлей для водонапорных систем. В горно-складчатых областях Забайкалья и Северо-востока СССР выделяется несколько сложных бассейнов описываемого типа (так называемые частично промороженные артезианские бассейны и гидрогеологические массивы, по Н. И. Толстихину). На больших глубинах ввиду затрудненного подземного стока водоносной структуры подмерзлотные воды нередко имеют повышенную минерализацию и по составу непригодны для хозяйственно-питьевого водоснабжения (минерализация достигает 5 г/л й более).  Рис. 23. Схематический разрез частично промороженных артезианских бассейнов: а — в тектонической депрессии; б — в Синклинальной складке. 1 — интрузивные породы; 2— суглинки; 3 — пески; 4— глины; 5 — сланцы; 6 — карбонатные породы; 7 — скважина; 8 — тектонические нарушения; 9— нижняя граница вечной мерзлоты На площади более мелких артезианских бассейнов юга Сибирской платформы (Верхнеленский, Читинский, Иркутский, Канский и Ангарский) пресные напорные воды формируются в палеозойских породах и отложениях мезозойского возраста. На площади частично промороженных Иркутского и Читинского артезианских бассейнов были разведаны месторождения напорных вод с эксплуатационными запасами на отдельных, водозаборных участках до 20 тыс. м3/сут. На месторождениях частично промороженных трещиноватых массивов эксплуатационные возможности обычно очень ограничены. Относительно большая мощность многолетнемерзлых пород (до 100 м и более) на месторождениях усложняет технологию проходки гидрогеологических скважин (требуется применение специальных не замерзающих растворов в обсадных трубах в зоне вечной мерзлоты), а также их эксплуатацию. Методика разведки месторождений разработана слабо. При изучении описываемого подтипа месторождений целесообразно учитывать следующие рекомендации. 1. На стадии общих поисков необходимо строго соблюдать первый общий принцип разведки — обоснованность постановки поисково-разведочных гидрогеологических работ. Эта задача может быть решена путем сопоставления заявленной потребности в воде с имеющимся опытом эксплуатации и потенциальными ресурсами изучаемого района. 2. На стадии детальных поисков рекомендуется провести комплексную мерзлотно-гидрогеологическую съемку в масштабе 1 : 50 ООО или 1 : 100 ООО на площади гидрогеологической структуры и на прилегающих участках с тем, чтобы охватить всю возможную область питания подземных вод. В состав комплексной съемки должны входить мерзлотные, гидрогеологические, геолого-структурные и гидрологические исследования. Перечисленные задачи можно решить с помощью рационального сочетания геофизических работ и бурения поисково-картировочных скважин. На базе данных термометрического обследования всех буровых скважин необходимо охарактеризовать условия распространения многолетнемерзлых пород на площади месторождения. 3. Оценку эксплуатационных запасов подмерзлотных подземных вод, ввиду сложности мерзлотно-гидрогеологических условий месторождения, целесообразно выполнять совместно гидравлическим и балансовым методом (см. гл. 16). Месторождения подземных вод сквозных таликовых зон тектонических нарушений. Третий тип промышленных месторождений представлен, напорными межмерзлотными водами сквозных таликов, приуроченных к зонам тектонических нарушений. Распространены эти месторождения преимущественно в горно-складчатых областях. В гидрогеологическом отношении межмерзлотные воды сквозных таликов очень часто играют транзитную роль, связывая под- мер§лотные воды с надмерзцлот- ными (рис. 24). Описываемый тип месторождений подземных вод характеризуется формированием линейно-вытянутых ПОТОКОВ. Наиболее часто водоносные сквозные талики можно встретить в области развития мощной толщи вечной мерзлоты, где они обусловливают ёе прерывистость на отдельных участках.  Рис. 24. Напорные воды сквозного талика зоны тектонических нарушений 1 — вечномерзлые породы; 2 — песчано- гравийные отложения; 3 — горизонт подмерзлотных вод; 4 — межмерзлотные воды сквозного талика; 5 — направление потока подземных вод; 6 — фонтанирующая скважина По сравнению с другими месторождениями напорные межмерзлотные воды аккумулируют в сквозных таликах относитэльно ограниченные естественные ресурсы. Отдельные буровые скважины при разведке могут иметь дебиты в среднем 1500 м3/сут, а дебиты водозаборных сооружений достигают 10 тыс. м3/сут. В некоторых случаях при наличии системы тектонических нарушений, которым может быть приурочен мощный сквозкой талик, на месторождениях формируются более крупные естественные ресурсы пресных подземных вод. Мерзлотно-гидро- геологические условия формирования естественных ресурсов и эксплуатационных запасов месторождений трещинно-жильных межмерзлотных подземных вод зон тектонических нарушений изучены очень слабо. Имеется небольшой опыт их эксплуатации. Сложность и слабая изученность месторождений предопределяют проведение оценки эксплуатационных запасов подземных вод гидравлическим методом (см. гл. 16), по результатам групповых опытных откачек; обеспеченность запасов устанавливается балансовым методом. Учитывая все это, в состав работ н а стадии детальных поисков целесообразно включить комплексную мерзлотно-гидрогеологическую съемку, наземные геофизические исследования, картировочное и поисковое бурение скважин, опытно-фильтрационные работы, а также изучение качества и режима подземных вод. Объемы наземных геофизических исследований и поисково-картировочного бурения скважин целесообразно определять индивидуально для каждого конкретного объекта в зависимости от сложности и изученности района исследований. Очень важно на этой стадии более четко оконтурить границы распространения сквозной таликовой зоны (на основании детальных термометрических исследований всех пробуренных на месторождении скважин).. |
|