Модуль 8. Виды и методы гидрогеологических исследований.

Вопросы.

1. Перечислите основные виды работ, выполняемых при гидрогеологических исследованиях для целей водоснабжения. **

2. Назовите факторы, определяющие виды и объемы работ. **

3. Перечислите виды работ при гидрогеологической съемке. **

4. Охарактеризуйте методику гидрогеологического опробования. *

5. Как правильно отобрать пробу газа из источника, или скважины? *

6. В чем заключаются особенности проходки и оборудования гидрогеологических скважин? ***

7. Опишите основные способы наливов в шурфы. ***

8. Перечислите и охарактеризуйте виды откачек по их целевому назначению. ***

9. Какова методика выполнения опытных откачек? ***

10. Для чего выполняются режимные наблюдения и какова их методика? ***

Тесты.

1. На каких стадиях гидрогеологического изучения недр может выполняться гидрогеологическая съемка? ***

1) региональная; 2) оценочная; 3) поисковая; 4) разведочная

2. Какие из перечисленных видов полевых работ обязательно выполняются на стадии разведки месторождения подземных вод?***

1) топографо-геодезические; 2) опытно-фильтрационные; 3) геофизические; 4) режимные наблюдения; 5) гидрогеологическая съемка

3. Какова основная цель гидрогеологических съемок?*

1) выявление месторождений подземных вод; 2) составление гидрогеологической карты; 3) оценка запасов подземных вод

4. В течении какого срока выполняются режимные наблюдения?*

1) одного месяца; 2) не менее полугода; 3) не менее одного года;

4) не менее трех лет

5. В условиях каких объектов для определения фильтрационных параметров используются опытные выпуски? **

1) зона аэрации; 2) горизонты грунтовых вод; 3) карстовые воды;

4) высоконапорные воды

6. Какой из перечисленных видов моделирования дает наиболее достоверные результаты?***

1) численное; 2) аналоговое; 3) натурное

7. Какой из методов гидрогеологических расчетов и оценок используется исключительно в сложных гидрогеологических условиях?***

1) балансовый; 2) гидродинамический; 3) гидравлический; 4) аналогий

8. Какой из методов гидрогеологических расчетов и оценок эффективен для использования в простейших гидрогеологических условиях?**

1) балансовый; 2) гидродинамический; 3) гидравлический; 4) аналогий

9. Вблизи залежей каких полезных ископаемых могут сформироваться отчетливые гидрохимические ореолы рассеивания? **

1) золото; 2) алмазы; 3) сульфидные руды; 4) соли

10. Чем определяется выбор видов и методов гидрогеологических исследований? **

1) климатическими условиями; 2) степенью гидрогеологической изученности; 3) степенью сложности гидрогеологических условий; 4) интенсивностью водообмена

11. В какой период года целесообразно выполнять маршрутные гидрогеологические исследования? *

1) в период половодья; 2) в любое время; 3) в межень;

4) в паводковый период

17. По каким участкам целесообразнее всего проводить гидрогеологические маршруты? *

1) по водоразделам; 2) вкрест геологических структур; 3) по пониженным участкам рельефа

18. Расположите виды работ и исследований в соответствии с последовательностью их выполнения на практике. **

1) лабораторные работы; 2) маршрутные исследования; 3) камеральные работы; 4) геофизические исследования в скважинах; 5) буровые работы; 6) откачки из скважин

 

ГЛОССАРИЙ

Основные понятия и термины

Агрессивность – способность природной воды разрушать различные материалы (бетоны, металлы и др.) вследствие химических взаимодействий.

Активность – термодинамическая концентрация (моль/л, моль/кг, моль/1000г Н₂О) вещества в реальном растворе, определяющая способность вступать в химические реакции.

Аномально высокое пластовое давление – давление в водоносном объекте, превышающее условное гидростатическое более чем в 1,3 раза.

Артезианские воды – межпластовые напорные воды или напорные воды пластовых форм залегания.

Артезианский бассейн – бассейн, напорных вод пластовых форм залегания с общими условиями питания и разгрузки в пределах осадочного чехла крупных геологических структур (платформ и их частей).

Баланс подземных вод – количественное соотношение между приходной и расходной (питанием и разгрузкой) частями гидрогеологического объекта (или его части) за определенный период времени.

Безнапорные подземные воды – воды, не имеющие избыточного напора и характеризующиеся свободной уровневой поверхностью.

Верховодка – ограниченное по мощности и площади (локальное), часто сезонное скопление подземных вод в зоне аэрации.

Влагоперенос – перемещение различных видов воды в зоне аэрации.

Вода гравитационная (свободная) – подземная вода в жидком состоянии, свободно передвигающаяся под действием гравитационных сил.

Водонапорная система – часть гидрогеологической системы, представленная одним артезианским бассейном (массивом напорных вод) или совокупностью бассейнов и массивов напорных вод.

Водоносные породы – водонасыщенные, водопроницаемые породы.

Водоносный горизонт – водоносный пласт или несколько водоносных пластов, имеющих единую гидростатическую или пъезометрическую поверхность.

Водоносный комплекс – несколько гидравлически связанных водоносных горизонтов, разобщенных невыдержанными слабопроницаемыми слоями, или сложного строения толща пород с резкой фильтрационной неоднородностью, затрудняющей выделение водоносных горизонтов.

Водоносная трещинная зона – часть гидрогеологического массива, характеризующаяся единством гидродинамического и гидрогеохимического режима.

Водоносный объектэлементарный – гидрогеологический объект любой формы залегания не поддающийся гидрогеологическому расчленению: водоносный слой, пласт, горизонт, трещинная зона. Син.: гидрогеологический элемент (Г.Н.Каменский).

Водообмен (полный) - смена массы воды в любом объекте подземной гидросферы, характеризующаяся соответствующим временем. Оценивается отношением геологических (статических) запасов подземных вод (м³, км³)к величине естественных ресурсов (м³/год, км³/год)

Водоотдача пород – количество воды, отдаваемое водонасыщенной породой под действием силы тяжести (гравитационная) и упругих сил (упругая водоотдача), или разница между полной и максимальной молекулярной влагоемкостью.

Водопроницаемость – свойство породы пропускать через себя воду под действием градиента давления.

Водоупорные породы – породы, обладающие низкими значениями водопроницаемости и водоотдачи.

Возрожденная вода – воды выделяемая в свободное состояние из минералов пород в условиях высоких температур зон катагенеза и метаморфизма.

Выщелачивание – неравновесный процесс неполного, избирательного растворения горных пород движущимися подземными водами.

Газонасыщенность – общее содержание водорастворенных газов в объеме воды (см³/л, м³/м³, мг/л, г/л).

Гидратация – присоединение молекул воды к различным веществам, находящимся как в растворе, так и в свободном состоянии (другая фаза).

Гидрогеодинамика – раздел фундаментальной гидрогеологии, изучающий закономерности движения вод в литосфере, формирование их ресурсов и запасов. Син. Гидрогеомеханика, динамика подземных вод.

Гидродинамическая сетка – схема, на которой нанесены линии равных напоров и линии токов определенного водоносного объекта, отражающая структуру потока подземных вод.

Гидрогеология – наука о закономерностях распространения и формирования вод литосферы, о возможностях их использования, о проблемах управления и охраны.

Гидрогеологическая граница – поверхность, при пересечении которой гидрогеологические признаки претерпевают скачок или разрыв.

Гидрогеологическая система – подземные воды различных объектов, объединенные общностью происхождения, условий формирования напора, питания и разгрузки (по А.М.Овчинникову, А.А. Карцеву как основная единица гидрогеологического районирования). По И.К. Гавич понятие гидрогеологическая система является основой для использования системного анализа в гидрогеологических исследованиях – это совокупность гидрогеологических тел (объектов), характеризующихся определенными взаимоотношениями между собой и внешней средой, в качестве которой могут рассматриваться другие объекты гидрогеосферы, а также поверхностная гидросфера, атмосфера и биосфера. Выделение систем (природных, природно-техногенных, гидрогеодинамических, гидрогеохимических и др.) и их разграничение производится в соответствии с целевым назначением исследований.

Гидрогеологический бассейн – крупная гидрогеологическая структура (в пределах платформы или ее части), объединяющая водоносные объекты преимущественно пластовых форм залегания в пределах осадочного чехла. Включает как напорные, так и безнапорные воды. Син.: бассейн подземных вод.

Гидрогеологический массив – гидрогеологическая структура, содержащая водоносные объекты не пластовых (трещинно-жильных) форм залегания. Син.: массив трещинных вод.

Гидрогеологический этаж – водоносная толща (совокупность водоносных комплексов), отделенная от других частей разреза региональными водоупорами и содержащая подземные воды единого происхождения и условий формирования.

Гидрогеологический мониторинг – систематические наблюдения за режимом и балансом подземных вод (за характеристиками режима и баланса). Локальный мониторинг проводится на определенных участках (водозаборы, опасные производства и др.). Региональный мониторинг - в пределах крупных гидрогеологических объектов.

Гидрогеологическое тело – часть гидрогеосферы, характеризующаяся присущими только ему особенностями распределения геолого-гидрогеологических параметров. Они выделяются как объекты изучения на основе принятых гидрогеологических классификаций, принципов разграничения и стратификации.

Гидрогеосфера (гидролитосфера) – часть гидросферы Земли, располагающаяся ниже ее поверхности – в литосфере.

Гидрогеотермия - раздел фундаментальной гидрогеологии, изучающий закономерности распределения характеристик теплового поля в гидрогеосфере, а также процессы тепломассопереноса с участием подземных вод.

Гидрогеохимия – раздел фундаментальной гидрогеологии, изучающий закономерности миграции химических элементов в гидрогеосфере и процессы формирования химического состава подземных вод.

Гидрогеохимическая зональность – закономерное изменение химического состава подземных вод в геологическом пространстве.

Гидрогеохимическая система – система вода-порода-газ-ОВ, отражающая всю совокупность процессов формирования химического состава подземных вод в границах конкретного гидрогеологического объекта.

Гидрогеохимические процессы – химические и физико-химические процессы природные и антропогеннообусловленные, протекающие в подземных водах, формирующие и изменяющие их свойства и состав.

Гидродисперсия – рассеивание вещества вдоль и поперек фильтрационного потока, обусловленное сложностью пустотного пространства.

Гидроизогипсы и гидроизопьезы – линии, соединяющие одинаковые отметки установившегося уровня безнапорных и напорных вод соответственно.

Гидролиз – процесс обменного взаимодействия между продуктами разложения молекул воды и ионами растворяемого минерального вещества.

Грунтовые воды – воды первого от поверхности земли постоянно существующего и регионально выдержанного водоносного объекта.

Давление гидростатическое – давление (Па, МПа) замеряемое при вскрытии водоносного объекта скважиной манометром или определяемое произведением пьезометрической высоты на удельный вес воды. Син.: пластовое давление. Нормальное (условное) гидростатическое – давление столба жидкости известной плотности (плотностью в 1000 кг/м³) высотой от исследуемой точки до поверхности Земли.

Деятельный слой – сезонно протаивающий слой верхней части толщи многолетнемерзлых пород.

Диффузионный перенос – перемещение вещества вследствие процессов молекулярной диффузии.

Естественные запасы подземных вод – объем гравитационных вод, содержащихся в изучаемом объекте подземной гидросферы. Подразделяются на емкостные и упругие.

Естественные ресурсы подземных вод – количество подземных вод, поступающих в единицу времени в изучаемый водоносный объект в естественных условиях. Или сумма приходных элементов гидрогеологического объекта, выраженная в л/с, м³/сут, м³/год.

Загрязнение подземных вод – ухудшение качества вод в сравнении с естественными условиями.

Зона аэрации – зона не полного насыщения пород водой, располагающаяся выше базисов эрозии над зоной насыщения.

Жесткость воды – величина равная сумме концентраций ионов кальция и магния, выраженных в мг-экв/л или моль/дм³.

Зона насыщения – расположенное ниже зоны аэрации геологическое пространство, где пустоты горных пород полностью насыщены водой.

Зональность подземных вод – закономерное распределение в литосфере характеристик режима (гидродинамических и гидрохимических) подземных вод, обусловленное отличиями в проявлении режимообразующих факторов на разных участках земли.

Иммобилизованная (вакуольная) вода – вода в изолированных пустотах минералов (вакуолях).

Инфильтрация – свободное просачивание воды (главным образом атмосферных осадков) через аэрированные породы.

Инфильтрационная водонапорная система – система, содержащая напорные водоносные объекты, ресурсы которых формируются за счет процесса инфильтрации.

Ионно-солевой состав воды – неорганические компоненты состава воды в ионной и молекулярной форме.

Ионный обмен – обмен ионами (чаще всего катионами) между водным раствором и поглощенным комплексом минералов горных пород (гетерогенный) или обмен между двумя электролитами в растворе (гомогенный).

Искусственные запасы и ресурсы – объем и расход подземных вод, сформировавшиеся за счет мероприятий по их искусственному пополнению.

Истощение подземных вод – значительное, часто невосполнимое снижение ресурсов и запасов.

Капиллярная кайма – образуется над свободной поверхностью грунтовых вод вследствие поднятия воды по капиллярным пустотам.

Качество воды – характеристики физических свойств, ионно-солевого и биологического состава, определяющие пригодность (возможность использования) воды.

Коллекторы – водопроницаемые породы, способные отдавать воду при вскрытии горными выработками.

Конвективный перенос – перемещение вещества движущимся потоком подземных вод.

Константа равновесия – постоянная при данной температуре величина, отражающая соотношение между произведениями активностей продуктов реакции и исходных веществ в условиях равновесия.

Концентрация – объемное, массовое, моляльное или молярное соотношение между растворенными веществами и растворителем (проценты, промилле, г/кг, г/л, моль/л, моль/кг, моль/1000г Н₂О).

Криогидрогеология – гидрогеология области развития многолетнемерзлых пород (ММП).

Лечебные воды – воды, оказывающие благотворное (лечебное) воздействие на человеческий организм.

Макрокомпоненты состава подземных вод – основные ионы подземных вод, составляющие свыше 99% минерализации.

Массоперенос – перенос вещества подземными водами - совокупность процессов, обусловливающих пространственно-временные изменения концентрации вещества.

Межмерзлотные воды – воды, залегающие внутри мерзлой толщи в форме замкнутых и открытых таликов.

Межпластовые воды – воды, залегающие в проницаемых породах между двумя водоупорными пластами. Могут быть безнапорными и напорными (зона насыщения).

Метеогенные воды – воды формирующиеся в атмосфере результате процесса испарения и конденсации и выпадающие в виде атмосферных осадков на поверхность Земли.

Месторождение подземных вод – оконтуренное в геологическом пространстве скопление воды определенного качества (состава) в количестве, достаточном для их экономически целесообразного извлечения и использования.

Минерализация воды – суммарная массовая концентрация всех аналитически установленных минеральных (неорганических) веществ, растворенных в воде, отнесенная к объему или массе раствора (г/кг, г/л).

Надмерзлотные воды – воды залегающие над толщей многолетнемерзлых пород.

Напор гидростатический – величина, измеряемая в метрах, используемая для характеристики потенциальной энергии водоносных объектов в любой точке, равная сумме пьезометрической и гипсометрической высот.

Напор гидродинамический – характеристика кинетической энергии движущихся подземных вод, отличающаяся от гидростатического напора на величину скоростного напора - v ²/2 g.

Напор избыточный – расстояние от кровли напорного гидрогеологического объекта до пьезометрической поверхности

Напорные воды – воды зоны насыщения, залегающие между водоупорными породами и имеющие избыточный напор.

Напорный градиент – безразмерная величина, равная отношению разницы напоров, замеренных в разных точках гидрогеологического объекта к расстоянию между ними.

Палеогидрогеология – раздел гидрогеологии изучающий гидрогеологические условия прошлых эпох.

Питание подземных вод – пополнение ресурсов водоносных объектов

Подмерзлотные воды – подземные воды, залегающие ниже подошвы ММП.

Подтопление и заболачивание – явления обусловленные поднятием уровня грунтовых вод вследствие нарушения их режима и баланса.

Поток подземных вод – направленное движение подземных вод, обусловленное уклоном свободной или пьезометрической поверхности.

Привлекаемые ресурсы – расход воды, поступающий к водозаборным скважинам вследствие процесса эксплуатации (из рек, озер, смежных гидрогеологических объектов).

Промышленные воды – воды, содержащие ценные компоненты в количествах, обеспечивающих их рентабельную добычу и переработку.

Пьезометрическая высота – кратчайшее расстояние в метрах от исследуемой точки водоносного объекта до его уровневой поверхности (свободной или пьезометрической).

Пьезометрическая поверхность – поверхность, образуемая в пространстве установившимися в скважинах уровнями напорных вод.

Пьезопроводность – способность пласта проводить (передавать) изменения давления.

Разгрузка подземных вод – потеря водоносным объектом полностью или частично своих ресурсов.

Растворение минералов – процесс перехода вещества из твердой фазы минералов в жидкую (водный раствор), сопровождающийся разрушением твердой фазы (кристаллической решетки).

Растворимость – предельно максимальная концентрация вещества (мг/л, г/л, г/кг) полученная при его растворении в определенных термобарических условиях.

Режим подземных вод – изменение во времени основных характеристик подземных вод: гидродинамических, гидрогеохимических, гидрогеотермических.

Ресурсы подземных вод (естественные) – количество воды, поступающее в водоносный объект в естественных условиях, или приходная составляющая водного баланса.

Свободная поверхность – уровневая поверхность безнапорных вод. Син.: зеркало, скатерть.

Седиментационные воды – воды, попадающие в литосферу в процессе седиментации.

Скважность (пустотность) горных пород (n) – относительная величина, отражающая совокупный объем пустот породы различных размеров, происхождения и конфигурации (пор, трещин, каверн). Различают поровую, трещинную, каверновую, общую, открытую и активную пустотность.

Стратификация гидрогеологическая – разграничение объектов гидрогеосферы, главным образом в пределах осадочных чехлов платформ, по гидрогеологическим признакам.

Структура гидрогеологическая – часть подземной гидросферы, ограниченная в пространстве естественными геологическими и гидрогеологическими границами различного уровня.

Талассогенные воды – воды морского и океанического происхождения.

Талики – зоны протаявших пород (надмерзлотные, межмерзлотные, сквозные), содержащие скопления жидких подземных вод в течение многих лет.

Термальные воды – воды имеющие температуру свыше 20⁰ или по другим классификациям свыше 37⁰ С.

Упругий режим – режим, при котором в водоносном объекте возникают существенные упругие деформации вод и пород.

Условия залегания подземных вод – совокупность показателей, отражающих: геоморфологическую и геологическую структуры, тип водовмещающих пород, формы и условия их залегания, коллекторские свойства, характеристики режима вод, особенности питания и разгрузки, взаимодействие с внешней средой (атмосферой, наземной гидросферой, биосферой, ноосферой).

Фильтрация воды – ламинарное движение воды в пористом или трещинном пространстве горных пород.

Щелочность воды – величина, устанавливаемая по содержанию в водном растворе анионов слабых кислот (угольной, кремниевой и др.).

Эксплуатационные запасы – количество воды, которое может быть эффективно извлечено современными техническими средствами из водоносного объекта за планируемый период времени.

Элизионная водонапорная система – система, содержащая напорные водоносные объекты (горизонты, комплексы) не имеющие инфильтрационного питания. Формирование ресурсов (питание) происходит, главным образом, за счет отжатия поровых и дегидратационных вод из уплотняющихся осадочных горных пород.

Ювенильные воды – воды, выделяющиеся из магматического расплава при вулканической и интрузивной деятельности.