Устройство наблюдательных скважин на полигоне
Обновлено: 04.07.2024
Устройство наблюдательных скважин на полигоне
РУКОВОДСТВО ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА РЕЖИМОМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Даны методические указания по организации режимных наблюдений, размещению точек наблюдений в различных гидрогеологических условиях. Приведены методы измерений уровня воды, дебита, температуры и химического состава подземных вод. Описаны способы определения гидрогеологических параметров и формы обработки полученных материалов.
Для инженеров и техников гидрогеологов, работающих на изысканиях для гидротехнического строительства.
Изучение режима подземных вод является одним из основных элементов в общем комплексе гидрогеологических исследований, проводящихся для гидротехнического строительства. Режим подземных вод изучают путем систематических наблюдений за изменениями во времени и пространстве их уровня, дебита, химического состава и температуры.
Эти наблюдения позволяют количественно охарактеризовать процесс формирования и настоящее состояние подземных вод, дать прогноз изменений гидрогеологических условий для периода строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений. На основе данных режимных наблюдений делают также прогноз подпора подземных вод в прибрежной зоне водохранилищ и каналов. Данные наблюдений в периоды паводков позволяют определить гидрогеологические параметры не только отдельных участков, но и берегового массива в целом, что особенно важно при изучении водопроницаемости трещиноватых и закарстованных скальных пород.
Колебания уровня подземных вод, их температуры и химического состава отражают влияние всей совокупности природных факторов, поэтому гидрогеологические прогнозы, сделанные с использованием расчетных параметров, определенных по данным режима подземных вод, являются наиболее достоверными.
Недоучет особенностей режима подземных вод или недостаточно правильный его анализ приводят к неправильному прогнозированию развития во времени процессов подпора, ошибочному расчету водопонижающих и дренажных скважин, ограждающих сооружения и их строительные котлованы, неправильной оценке воздействия агрессивных вод на сооружения и пр.
Вопросам изучения режима подземных вод посвящены труды многих ученых. Наиболее значительные из них помещены в прилагаемом списке литературы. Особенности изучения режима подземных вод при гидроэнергетическом строительстве кратко отражены в соответствующих пособиях по инженерно-геологическим изысканиям [3], однако специальное руководство по этому вопросу было выпущено Гидропроектом последний раз в 1952 г. [12]. В связи с этим назрела актуальная необходимость выпуска настоящего Руководства, которое отражает современный уровень знаний по рассматриваемому вопросу.
Руководство составлено с учетом необходимости всестороннего использования данных режимных наблюдений при инженерно-геологическом обосновании проектов, строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений. В нем не рассмотрены особенности проведения режимных наблюдений в условиях многолетней мерзлоты при обосновании водозаборов подземных вод и мелиоративного строительства, для которых имеются специальные инструкции.
В Руководстве учтены замечания, сделанные при просмотре рукописи В.В.Каякиным, А.Г.Степаненко и А.И.Рудавским (Гидропроект), Ю.М.Гуревичем (Ленгидропроект), A.M.Рыбаковым (Куйбышевгидропроект).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Под режимом подземных вод понимают процесс изменения уровня, расхода, температуры и химического состава подземных вод во времени и пространстве. Различают естественный и нарушенный режим подземных вод.
Естественным режимом считают такой, который обусловлен воздействием различных природных факторов: климатических, геоморфологических, гидрологических и гидрогеологических. Нарушенный режим формируется под воздействием искусственно создаваемых факторов. Так, в условиях гидротехнического строительства в зонах влияния водохранилищ, каналов, плотин возникают новые гидрогеологические и инженерно-геологические процессы и явления: подтопление, заболачивание и переработка берегов, изменение условий мелиоративного состояния земель, гидрохимических условий и др. Прогноз их дается на основе изучения естественного режима подземных вод, а затем проводятся наблюдения за нарушенным режимом.
2. Задачами наблюдений за режимом подземных вод при гидротехническом строительстве являются:
изучение условий формирования подземных вод в годовом и многолетних циклах как для естественного режима, существовавшего до постройки сооружений, так и в условиях измененного режима, возникшего в период их строительства и эксплуатации;
установление поверхности зеркала водоносных горизонтов на различные периоды времени до и после нарушения их естественного режима;
выявление взаимосвязи водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водами;
определение условий фильтрации на участке размещения плотины и в нижнем бьефе;
определение условий фильтрации из каналов и водохранилищ и развития подпора подземных вод по их берегам;
приближенное определение основных гидрогеологических параметров: коэффициентов фильтрации, водопроводимости, уровнепроводности и пьезопроводности, водоотдачи и недостатка насыщения, размеров инфильтрационного питания атмосферными осадками, фильтрационного сопротивления ложа реки или водохранилища;
выяснение изменений во времени химического состава и агрессивности подземных вод, в том числе содержания неустойчивых компонентов, влияющих на работу водопонижающих скважин, выявление газоносности подземных вод.
Результаты изучения режима подземных вод используют для оценки потерь на фильтрацию воды под сооружением и в обход его, для проектирования противофильтрационных и дренажных мероприятий, расчета притока воды к строительным котлованам и составления проекта искусственного понижения уровня подземных вод оценки водоудерживающей способности водохранилища, расчетов подпора и подтопления территорий, оценки явлений механической и химической суффозии грунтов и степени агрессивности подземных вод, омывающих сооружения.
Для решения каждой из перечисленных задач требуются особое размещение наблюдательных точек и определенный комплекс наблюдений, которые надо учитывать при составлении программы и выполнении работ. В состав наблюдений могут входить измерения уровней, дебита и температуры воды в наблюдательных скважинах и колодцах; замеры дебита и температуры воды в источниках; отбор проб воды на определение физических свойств и химического состава воды из наблюдательных скважин, колодцев, источников, поверхностных водотоков и водоемов.
3. Наблюдения за режимом подземных вод можно проводить как на специально оборудованной для этой цели сети наблюдательных точек (скважин, шурфов, колодцев, источников), так и в процессе бурения скважин, проходки горных выработок, ведения опытных откачек и т.п. В первом случае наблюдения называют стационарными, а саму сеть стационарной, во втором - кратковременными.
Продолжительность наблюдений на стационарной сети может составлять от полутора до нескольких лет, а в особо сложных случаях сроки работы режимной сети вообще не ограничиваются. Во всех случаях стационарные наблюдения должны продолжаться в течение не менее одного гидрологического года. Весьма длительными режимные наблюдения могут быть, например, при возведении гидротехнических сооружений на грунтах, которые могут подвергаться после подпора химическому растворению и выщелачиванию, суффозионному размыву и др.
К кратковременным режимным наблюдениям относятся наблюдения в процессе бурения скважин за колебанием уровня подземных вод и фонтанированием скважин, наблюдения в процессе опытно-фильтрационных работ и при проходке горных выработок. Обычно они бывают непродолжительны и в состав наблюдений стационарной режимной сети не включаются.
Так как все элементы режима испытывают сезонные колебания, то для приведения данных кратковременных наблюдений к одному периоду в них вносят соответствующие поправки после установления общих закономерностей режима подземных вод. Наиболее достоверными являются поправки, полученные по данным стационарных наблюдений, проведенных в условиях, аналогичных с пунктом, где произведено кратковременное наблюдение. После внесения поправок и приведения данных эпизодических наблюдений к определенной дате или периоду они могут быть использованы для построения гидрогеологических карт и профилей. Комплекс и порядок кратковременных наблюдений подробно рассматриваются в пособиях по гидрогеологической документации.
4. Для производства стационарных режимных наблюдений в состав программы изысканий включают проект организации режимной сети, в которую входят буровые скважины (называемые скважинами режимной сети, скважинами стационарной сети, пьезометрами, наблюдательными скважинами), шурфы, дудки, колодцы, источники и водомерные посты, устанавливаемые на открытых водоемах и водотоках.
Схему режимной сети намечают в соответствии с геологическими, геоморфологическими и гидрогеологическими условиями района проектирования гидротехнических сооружений. Она зависит от расположения и характера этих сооружений, а также от стадии их проектирования и состояния строительства. Для обоснования размещения наблюдательных точек сети используют все имеющиеся данные ранее проведенных изысканий и исследований, а также фондовые и архивные материалы.
Проект организации режимной сети согласовывают с программой инженерно-геологических изысканий с тем, чтобы скважины стационарной сети по возможности совпадали с разведочными скважинами. Стационарная сеть должна быть согласована также с опытно-фильтрационными работами, так как при производстве опытных откачек, наливов и нагнетаний используют результаты наблюдений за естественным режимом подземных и поверхностных вод.
Размещение скважин режимной сети на строительных площадках надо согласовывать с Генеральным планом строительства, чтобы эти скважины не мешали производству строительных работ и могли быть сохранены для последующих наблюдений в период эксплуатации сооружений. В случае ликвидации наблюдательных скважин они должны быть тщательно затампонированы.
Проект организации сети должен предусматривать: типы наблюдательных скважин в различных водоносных горизонтах с указанием диаметров бурения, крепления обсадными трубами, изоляции водоносных горизонтов; конструкцию фильтров, их диаметры и длину рабочей части; внешнее оборудование скважин. В проекте должны быть предусмотрены также мероприятия, обеспечивающие сохранность каждой наблюдательной скважины и указаны условия ее ликвидации. Все точки стационарной сети должны иметь топографическую привязку с указанием абсолютных отметок нулевых точек, от которых ведут измерение уровня воды.
При осуществлении проекта в натуре производитель работ должен проверить до начала бурения, насколько намеченное для скважины место подходит для производства буровых работ и ведения последующих наблюдений.
После бурения скважин и получения новых данных о геологическом строении и водоносности пород в проект могут быть внесены дополнения и изменения.
5. Наблюдения за режимом подземных вод надо предусматривать в программах изысканий для составления схемы использования реки, проекта гидротехнического сооружения и рабочей документации, а также проводить их в периоды строительства и эксплуатации сооружения.
При изысканиях для составления схемы использования реки режимные наблюдения могут проводиться в отдельных точках или по поперечникам из небольшого количества скважин в районе створов первоочередного гидроузла, а также на водоразделах для решения принципиальных вопросов, возникающих при выборе объекта строительства: водоудерживающей способности водохранилища, возможности возникновения и развития крупных оползней, опасности растворения и выщелачивания соленосных пород и др. При выборе варианта режимные наблюдения проводят на участках всех конкурирующих створов.
При изысканиях на стадии проекта, когда местоположение плотины и других сооружений гидроузла выбрано, режимная сеть скважин должна достаточно подробно характеризовать участки примыканий и основания плотины, места расположения глубоких строительных котлованов, а также типовые участки на водохранилище.
В период строительства режимную сеть дополняют пьезометрами, по которым ведут наблюдения за депрессионной воронкой, образующейся в результате откачек воды из котлованов.
По окончании строительства оборудуют дополнительную сеть наблюдательных скважин для контроля за гидрогеологическими условиями в основании и примыкании плотин, по берегам каналов, водохранилищ и в других ответственных местах. Развитие сети должно идти путем сгущения сетки скважин и расширения района, охватываемого стационарными исследованиями, при этом для обеспечения непрерывности наблюдений желательно не допускать ликвидации точек уже существующей режимной сети. После окончания строительства режимную сеть передают дирекции электростанции для дальнейших наблюдений.
6. При проектировании режимной сети рекомендуется учитывать виды режима подземных вод, позволяющие в самом общем виде оценить характер питания и дренированности участка. Выделяют три основных вида режима подземных вод: приречный, склоновый и междуречный.
Приречный вид режима характеризуется гидравлической связью потока подземных вод с рекой, поэтому колебания уровня подземных вод здесь существенно зависят от колебаний уровня воды в реке. Характер дренированности подземного потока периодически меняется: в межень дренированность его максимальная, а во время половодья может отсутствовать вообще, так как речные воды питают подземные. После спада паводковых вод в течение длительного времени происходит сток инфильтруюшихся вод в реку. Продолжительность стока зависит от фильтрационных свойств отложений, уклонов потока, длительности паводка и степени расчлененности поймы. Кривая колебания уровня подземных вод здесь характеризуется резким подъемом в паводок и постепенным спадом после его прохождения, осложненным колебаниями, связанными с атмосферными осадками. Скорость спада уровня подземных вод зависит от расстояния пункта наблюдений до реки, литологии водовмещающих пород, интенсивности осадков и др.
Склоновый вид режима характеризуется повышенными уклонами потока подземных вод и привязан к ориентирующим их склонам долины реки, склонам горных массивов, сильно расчлененных возвышенностей и др. Дренированность этих участков довольно интенсивная и почти не меняется во времени. Кривая колебания уровня подземных вод характеризуется подъемом уровня весной в связи с таянием снегов, а иногда летом и осенью в связи с дождями. Пики подъемов следуют с запозданием по сравнению с пиками повышения уровня подземных вод прилегающего междуречья.
Междуречный или водораздельный тип режима формируется под влиянием переменных во времени инфильтрации атмосферных осадков, испарения и подземного стока. Дренированность участка обычно бывает слабая, поэтому уклоны потоков подземных вод небольшие.
Кроме указанных основных видов режима применительно к различным условиям местности могут быть выделены: предгорный и карстовый типы, где наряду с инфильтрацией атмосферных осадков большое влияние на режим подземных вод оказывает поглощение речных вод и вообще поверхностного стока; мерзлотный тип, характеризующийся полным или частичным промерзанием надмерзлотных вод; режим глубоких напорных вод; режим замкнутых котловин и верховодок, характеризующийся сосредоточенным питанием подземных вод в какой-то период года, после чего происходит длительное растекание или стекание вод, накопленных за период питания.
7. Скважины стационарной сети надо задавать по профилям, направленным по течению подземного потока. При этом необходимо учитывать возможные изменения гидрогеологических условий после возведения сооружений и необходимость построения гидрогеологических профилей по другим направлениям: линиям токов фильтрации из верхнего бьефа в нижний, направлениям возможных утечек из водохранилища и др.
При определении расстояний между наблюдательными скважинами и створами следует учитывать необходимость составления по результатам наблюдений карт гидроизогипс или гидроизопьез. Поэтому точки наблюдений следует задавать в необходимом и достаточном количестве для составления этих карт.
В общем случае на стадии изысканий под рабочую документацию расстояние между скважинами в наиболее крутой части кривой депрессии может быть 25-50-100 м, а в более пологой - 50-100-200 м. При изысканиях для стадии проекта расстояние между скважинами может быть больше. Расстояние между профилями и скважинами может быть рационально установлено только в зависимости от характера депрессионной поверхности безнапорных или пьезометрической поверхности напорных водоносных горизонтов.
При пересечении профилем наблюдательных скважин реки, ручья, озера, пруда, оврага необходимо расположить наблюдательные скважины по обеим сторонам водоема или понижения рельефа, а также в самом понижении местности для того, чтобы выявить его влияние на режим подземных вод.
При разбивке сети наблюдательных скважин необходимо иметь в виду искусственные факторы, нарушающие естественный режим подземного потока; водопонижение в котлованах, эксплуатацию водоносного горизонта для водоснабжения, наличие оросительной системы и др.
8. Фильтры наблюдательных скважин устанавливают во все водоносные слои, обусловливающие фильтрационные потери в обход примыканий плотины и под плотиной, утечки из водохранилищ, приток воды в строительные котлованы, устойчивость дна и откосов котлована, развитие и оживление оползневых процессов и др.
В общем случае, если нет специальных указаний о необходимости изучения водоупорных пород (например, при решении вопросов перетекания водоносных горизонтов), то фильтры наблюдательных скважин располагают в наиболее водопроницаемой части водовмещающих пород, выше и ниже водоупорных прослоев.
При изучении режима аллювиального водоносного горизонта необходимо учитывать разнородный литологический состав его по вертикали и устанавливать фильтры как в верхней части толщи, так и в нижнем базальном слое, отличающемся обычно наибольшей водопроницаемостью и поэтому активно реагирующем на колебания уровня воды. В скальных и полускальных породах рабочие части наблюдательных скважин размещают в наиболее трещиноватых и водопроницаемых породах.
Для сопоставления режима нескольких водоносных горизонтов, залегающих один над другим, наблюдательные скважины располагают группами на небольшом расстоянии одна от другой или устанавливают комбинированные пьезометры.
При размещении наблюдательных скважин и других точек, входящих в сеть, следует предусмотреть мероприятия, обеспечивающие их сохранность во время затопления, заносов, обвалов берега, заболачивания и производства строительных работ. Если сохранность точки наблюдения не может быть обеспечена, то ее местоположение следует изменить.
В случае необходимости размещения наблюдательной скважины в пределах русла реки, затопляемой территории или непосредственно на затопленном месте, должна быть обеспечена соответствующая изоляция скважины от попадания в нее поверхностных вод и предусмотрен способ проведения наблюдений.
9. Режим химического состава подземных вод следует изучать во взаимосвязи с изучением режима их уровней, расходов и температуры. Знание закономерностей изменения химического состава подземных вод должно быть использовано для разработки мероприятий по управлению этим режимом путем применения специальных цементов при установлении агрессивности подземных вод, организации определенного режима работы водопонижающих скважин в котлованах при наличии в воде гидроокислов железа и других легко выпадающих в осадок компонентов.
Наблюдения за температурой подземных вод в обычных условиях имеют целью главным образом изучение взаимосвязи водоносных горизонтов между собой и с поверхностными водами. В условиях многолетней мерзлоты эти задачи шире, но в данном руководстве они не рассматриваются.
В стационарную сеть должны быть включены источники, расположенные по берегам водоемов, в оврагах, у подошвы уступов террас, в нижнем бьефе плотины и в других характерных местах. Источники включают в сеть после осмотра их на местности и нанесения на план. Режим источников устанавливают путем наблюдений за изменением их дебита, химического состава и температуры воды во времени. По водообилию источников, характеру и месту их выхода, постоянству дебита и химического состава можно судить о степени водоносности района, наличии тектонических нарушений, характере закарстованности пород и т.п. В случае необходимости источники каптируют.
10. Гидрологический режим поверхностных водоемов и водотоков изучают на водомерных постах, оборудованных в створе пьезометрических поперечников. Учитывая комплексный состав изыскательских экспедиций, установку водомерных постов и наблюдения на них обычно поручают гидрологическому отряду.
Наиболее важны наблюдения за режимом подземных вод в паводковый период, так как по ним могут быть рассчитаны гидрогеологические параметры, определены максимальные притоки воды в котлованы, установлены основные закономерности во взаимосвязи водоносных горизонтов между собой и рекой. Режимная сеть обязательно должна быть подготовлена к паводку, и перерывы в наблюдениях в это время совершенно недопустимы.
Наблюдения должны производиться как в периоды неустановившегося, так и установившегося режимов фильтраций, что позволит определять гидрогеологические параметры различными методами.
Форум для экологов
- исключительное право на воспроизведение;
- исключительное право на распространение;
- исключительное право на публичный показ;
- исключительное право на доведение до всеобщего сведения
ВНИМАНИЕ! Мы не осуществляем контроль за действиями пользователей, которые могут повторно размещать ссылки на информацию, являющуюся объектом Вашего исключительного права.
Любая информация на форуме размещается пользователем самостоятельно, без какого-либо контроля с чьей-либо стороны, что соответствует общепринятой мировой практике размещения информации в сети интернет.
Однако мы в любом случае рассмотрим все Ваши корректно сформулированные запросы относительно ссылок на информацию, нарушающую Ваши права.
Запросы на удаление НЕПОСРЕДСТВЕННО информации со сторонних ресурсов, нарушающей права, будут возвращены отправителю.
КОНСТРУКЦИЯ НАБЛЮДАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН
Среди наблюдательных скважин можно выделить: а) одиночные (мелкие и глубокие); б) кусты скважин с ярусно расположенными фильтрами на разные водоносные горизонты; в) плановые группы скважин для двухмерных в плане потоков.
Общие требования к конструкции наблюдательных скважин:
А) диаметры скважин должны обеспечить возможность спуска в них измерительных приборов до уровня воды и до дна отстойника (для контроля степени заиления фильтра), а также пробоотборников для взятия проб воды на химический и бактериологический анализы;
Б) поверхности фильтров не должны подвергаться заилению, кольматации и электрохимической коррозии;
В) размер фильтра должен обеспечить точечные показания напора воды в небольшом диапазоне глубины, а также допускать чистку его желонкой и прокачку воды;
Г) при проходке одного или нескольких водоносных горизонтов, залегающих выше наблюдаемого горизонта, необходима тщательная изоляция (тампонаж) ненаблюдаемых горизонтов по всей фильтровой колонне труб;
Д) на каждый наблюдаемый водоносный горизонт при слоистом строении водоносной толщи пород необходимо закладывать отдельную скважину с учетом требования п. «г»;
Е) при оборудовании наблюдательных скважин на высокоминерализованные воды (с плотным остатком более 30—50 г/л) следует вместо металлических труб и фильтра из металла применять антикоррозийные трубы и фильтры из другого материала (полиэтилен, асбестоцемент);
Ж) для изоляции скважины от попадания в нее поверхностных вод по затрубному пространству оборудуется глиняный или цементный замок около устья скважины;
З) на скважине должен быть надежный оголовок, запирающийся винтовым замком;
И) патрубок (выступающая часть фильтровой колонны над поверхностью земли) должен иметь высоту от 0,7 до 1,2 м.
При неглубоком (1—3 м) залеганиии грунтовых вод в рыхлых породах (пески, суглинки) одиночные скважины оборудуют в виде штекфильтров. Фильтр с наконечником изготовляется из бурильных труб. Длина рабочей части штекфильт - ра—до 0,5 м. Перфорированную часть его покрывают металлической сеткой галунного плетения. Небольшой диаметр штекфильтра (40—50 мм) обеспечивает быструю реакцию скважины на изменение уровня воды в пласте пород.
При больших глубинах до воды, чем было указано выше, а также для систематического отбора проб воды на химический анализ одиночные скважины оборудуют одной колонной труб d=16+ 100 мм, на конце которой навинчен короткий (1—1,5 м) сетчатый фильтр и ниже—отстойник длиной не более 1 м с деревянной пробкой (рис. 39, а). Бурение ствола скважины производится диаметром d= 100- -150 мм. Верх рабочей части фильтра заглубляется под минимальный уровень стояния грунтовых вод.
В случае двухслойного строения водоносных толщ пород (рис. 39,5), которые в верхнем суглинке содержат грунтовые воды, а в нижней части разреза, сложенной песками,—напорные воды, устраивается куст из двух скважин. Мелкая скважина оборудуется на грунтовые воды, а глубокая — на напорные, находящиеся под суглинком.
Для изоляции грунтовой воды суглинков в глубокой скважине оставляют обсадные трубы, примененные для бурения
Рис. 39. Схемы конструкций наблюдательных скважин:
1 — оголовок; 2 фильтровая колонна; 3 цементная подушка; 4 — глиняный замок; 5 — рабочая часть фильтра; 6 — отстойник; 7—пробка; ^--обсадные грубы
Рис. 40. Схема оборудования наблюдательных скважин фильтрами «впотай» и цементации позатрубного пространства при маломощных (а) и мощных (б) вышележащих водоносных горизонтах:
/ оголовок, 2 обсадные трубы; 3- позатрубная цементация; 4 замок фильтровой колонны;
5— остаток внуїренней обсадной колонны труб; 6— фильтровая колонна; 7 сальник; 8 рабочая часть фильтра; 9— отстойник; 10— пробка.
В суглинках до кровли песков. Башмак этих труб оставляют недалеко от кровли песков. Бурение в песках может производиться более мелким диаметром или продолжаться с начальным диаметром труб, которые после установки фильтровой колонны поднимаются так, чтобы обнажить рабочую часть фильтра. Длина фильтра 1—2 м.
При четырехслойном строении водоносных толщ пород оборудуют куст из трех скважин (рис, 39, в), самая глубокая из которых потребует установки в суглинках и песчаных глинах двух колонн обсадных труб для изоляции горизонтов воды во втором слое песков и в суглинках.
Значительно экономнее оборудование того же куста из трех скважин с применением цементного тампонажа затрубного пространства (рис. 40). В этом случае рабочая часть фильтра с коротким патрубком устанавливается «впотай» на сальнике и отпадает необходимость использовать трубы малого (для устройства сплошной фильтровой колонны) и более крупного диаметров (на перекрытие ненаблюдаемых горизонтов).
Плановые группы наблюдательных скважин при двухмерном в плане потоке оборудуют разными способами. Если необходимы расчеты питания и баланса грунтовых и подстилающих напорных вод, то в каждом пункте (а их всего пять в «конверте» скважин) оборудуется куст скважин согласно схеме, указанной на рис. 39,6 или 39, в, в зависимости от числа водоносных горизонтов. Если требуется оценить только баланс грунтовых вод при отсутствии горизонтального стока в подстилающем напорном горизонте, то в боковых пунктах «конверта» скважин оборудуются одиночные скважины по типу, изображенному на рис. 39, а. В то же время в центре «конверта» закладывается куст ярусных скважин по примеру, указанному на рис. 39,6.
На отсутствие горизонтального стока в напорном водоносном горизонте указывает равенство относительных (или абсолютных) отметок уровня воды, замеренного во всех пунктах в течение года. Поэтому до устройства рассматриваемой системы групповых скважин требуется проведение заблаговременной гидрогеологической разведки с определением формы кривых депрессий по каждому водоносному горизонту и построением карт гидроизогипс или гидроизопьез при минимальном и максимальном стояниях уровня подземных вод, а также при учащенных замерах глубин до воды.
По окончании оборудования наблюдательных скважин проверяют надежность тампонажа пройденных водоносных горизонтов, находящихся выше наблюдаемого, а также чувствительность всех скважин к изменению напора воды в водоносных пластах. Такая проверка выполняется путем пробных прокачек скважин и наблюдений за восстановлением уровня воды после откачек или подлива воды в скважины. Около групп наблюдательных скважин устанавливают геодезические реперы, служащие для контроля отметок патрубков скважин, от которых производится замер глубин до воды.
Другие конкретные указания по оборудованию наблюдательных скважин можно найти в методических рекомендациях по организации и производству наблюдений за режимом уровня, напора и дебита подземных вод [6]. Оборудование водомерных постов и гидрометрических створов на реках, каналах и водохранилищах производится в соответствии с методическими указаниями Госкомгидромета СССР.
Наблюдательная скважина (мониторинговая)
Наблюдательная скважина (режимная, мониторинговая, observation well) — гидрогеологическая скважина, основным назначением которой, является исследование режима подземных вод. В процессе исследования, в наблюдательной скважине изучают такие параметры как: изменения статического уровня воды, её температуры, химического состава.
Состав и объём исследуемых параметров определяются конкретными задачами: определение состояния водоносного горизонта (режимные наблюдения), влияние хозяйственной деятельности на состояние подземных вод, выявление взаимосвязи различных водоносных горизонтов между собой и т.д. Как правило, сооружается куст (сеть) наблюдательных скважин.
Размещение куста наблюдательных скважин производится так, чтобы максимально исследовать изучаемую территорию, наблюдаемые процессы и их параметры и обеспечить возможность экстраполяции прогнозных оценок.
Конструкция наблюдательной скважины
Глубина наблюдательных скважин также определяется теми задачами, для которых они бурятся, и может изменяться от нескольких метров до километров. Конструкция зависит от изучаемых параметров, используемого для наблюдений оборудования, количества водоносных горизонтов. Если наблюдаемый водоносный горизонт не первый от поверхности, конструкция скважины должна предусматривать изоляцию вышележащих горизонтов обсадными колоннами с обязательной затрубной цементацией. Минимальный диаметр наблюдательной скважины должен обеспечить возможность размещения в ней необходимого оборудования, а также возможность проведения работ по её очистке и откачке при заиливании.
На рисунке приведена типовая конструкция наблюдательной скважины для мониторинга верхнего водоносного горизонта. Такие скважины строятся по периметру зданий, имеющие подвальные помещения. Они позволяют круглогодично вести наблюдения за состоянием грунтовых вод.
Этапы сооружения наблюдательной скважины
Процесс сооружения такой скважины состоит из нескольких этапов:
Все этапы сооружения наблюдательной скважины можно увидеть на представленном ниже видео. Приятного просмотра!
Все работы по сооружению наблюдательных скважин проводятся в строгом соответствии с методическими рекомендациями Всесоюзного научно-исследовательского института гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО) ОРГАНИЗАЦИ И ПРОИЗВОДСТВО НАБЛЮДЕНИЙ ЗА РЕЖИМОМ УРОВНЯ, НАПОРА И ДЕБИТА ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Наблюдательная скважина на водозаборе подземных вод
Согласно постановлению Правительства РФ от 11.02.2016 N 94 «Об утверждении Правил охраны подземных водных объектов», водозаборы подземных вод с объемом добычи свыше 100 м 3 /сут должны быть оборудованы наблюдательными скважинами для проведения систематических наблюдений за качеством и уровнем подземных вод на участке недр, предоставленном в пользование.
Таким образом, если водозабор добывает воду в объёме от 100 м 3 /сут, то недропользователю необходимо оборудовать дополнительную наблюдательную скважину. В случае если скважин несколько, и они оборудованы на разные водоносные горизонты, то необходимо бурение наблюдательных скважин на каждый эксплуатируемый водоносный горизонт.
Обычно предписание об организации наблюдательных скважин прописывается государственным распорядителем недр в условиях лицензии на пользование недрами. Если данный пункт отсутствует, то он обязательно будет прописан в техническом проекте разработки месторождения подземных вод с указанными сроками выполнения работ. Нарушения условий лицензии на пользование недрами или технического проекта несёт наложение административной ответственности на пользователя недр в виде штрафа (КоАП РФ статья 7.3 для юридических лиц от 300 тыс. руб до 500 тыс. руб), а так же может являться поводом для приостановки действия лицензии на добычу подземных вод.
Пример предписания об оборудовании наблюдательных скважин на участке недр:
Расположение и конструкция наблюдательных скважин определяется с учётом геолого-гидрогеологических условий участка недр. Для правильной организации наблюдательных скважин лучше всего обратиться к профильной гидрогеологической организации, только опытные квалифицированные гидрогеологи могут разработать проект бурения наблюдательной скважины, обеспечивающей в первую очередь сохранность добываемых подземных вод от загрязнения, а так же отвечающей всем требованиям нормативной документации РФ.
Наблюдательные скважины не обязательно должны быть пробурены только для целей проведения мониторинга за подземными водами. Согласно Методическим рекомендациям по организации и ведению мониторинга подземных вод «на мелких групповых водозаборах и одиночных эксплуатационных скважинах, при наличии в составе водозабора резервных скважин последние могут быть использованы в качестве наблюдательных». Таким образом, для проведения наблюдений за подземными водами, возможно бурение резервной скважины, которая обеспечит выполнение нормативных требований, а так же позволит иметь запасной источник водоснабжения при выходе из строя основного.
Пример конструкции рабочей и резервной скважины для добычи подземных вод:
Учитывать необходимость сооружения наблюдательной (или резервной) скважины лучше всего на этапе проектирования водоснабжения, это позволит произвести выбор оптимальной конструкции водозабора и позволит избежать проблем в дальнейшем.
В штате сотрудников ООО «ДП №5 Мосгипротранс» имеются квалифицированные опытные гидрогеологи, которые могут проконсультировать Вас по вопросам организации наблюдательной скважины на вашем водозаборе.
Читайте также: