Методические указания для выполнения лабораторных работ и практических заданий по предмету «Общая гидрогеология и инженерная геология»

Тема 2. Водные свойства горных пород.

Горные породы как коллекторы подземных вод пористые, трещиноватые, закарстованные породы, скважность, пористость и трещиноватость пород. Водопроницаемость и факторы её определяющие; влагоёмкость, водоотдача, влажность, растворимость.

Методические указания.

Свойства различных горных пород по отношению к воде неодинаковы. Они зависят от минералого – петрографического, механического и химического состава пород, их структуры, пористости, трешиноватости и геологических условий залегания. При изучении данной темы следует уяснить понятия о влагоёмкости и водоотдаче пород. При этом необходимо различать несколько видов влагоёмкости, полную, капиллярную и плёночную (молекулярную). Основные водные свойства пород – водопроницаемость, влагоёмкость и водоотдача зависят от пористости, скважности, минералогического состава, структуры и других факторов. По водопроницаемости все породы условно разделяют на водопроницаемые, и водонепроницаемые.

Вопросы для самопроверке:

1. Что такое пористость, трещиноватость и скважинность пород?

2. Что такое влагоёмкость горных пород и их разновидности?
3. Что такое водопроницаемость и водонепроницаемость пород?
4. Что такое коэффициент фильтрации?


Тема 3. Происхождение подземных вод и их классификация по условиям
залегания.

Теория происхождения, классификация подземных вод. Почвенные воды и верховодка, условия их образования и режим. Грунтовые воды – условия их питания и дренирования. Характер поверхности (зерна) грунтовых вод. Методы построения и анализ карт гидроизогипс и карта глубин залегания грунтовых вод, зональность грунтовых вода территории республики. Режим грунтовых вод и задачи его изучения. Межпластовые воды, область питания, напора и разгрузки, пьезометрический уровень. Практическая оценка использования артезианских вод.

Методические указания

При проработке темы необходимо обратить внимание на территории происхождения подземных вод – инфильтрационная, конденсационная, седиментационная, ювенильная.
Основное внимание при проработке темы следует уделить грунтовым водам, имеющим большое значение для питьевого и технического водоснабжения, орошения и др. Особое внимание надо обратить на воды аллювиальных отложений речных долин и конусов выноса, имеющих большое значение при разработке ряда месторождений и для водоснабжения. Следует обратить также внимание на природную зональность грунтовых вод, позволяющую выявить ряд региональных закономерностей их распространения и формирования. Также необходимо обратить внимание на режим грунтовых вод и влияющие факторы (естественные и искусственные), которые необходимы для регулирования.
В результате изучения грунтовых вод составляется карта глубин залегания грунтовых вод и карта гидроизогипс. Карты и разрезы выполняются либо на ватмане, либо на кальке или на миллиметровке (разрезы). Каждое графическое приложение должно иметь свой номер и четко сформулированное название, условные обозначения (масштаб, автор, год составления).
Зеркало грунтовых вод на гидрогеологических картах показывают гидроизогипсами.
Гидроизогипсы – это линии, соединяющие точки одинаковой высоты (в абсолютных или относительных отметках) поверхности грунтовых вод или иначе – это линии горизонта зеркала грунтовых вод. Сечение гидроизогипса (частота заложения гидроизогипс) выбирается таким образом, чтобы на карте были отражены особенности зеркала грунтовых вод. При этом сечение гидроизогипса зависит от масштаба карты, густоты расположения точек замеров уровней и величины уклона поверхности грунтовых вод.
Для построения карты гидроизогипса пользуются данными замеров глубин залегания уровней грунтовых вод в скважинах, шурфах, колодцах, горных выработках, отметками источников, сведениями водомерных постов на поверхностных водоемах
Все данные, используемые при построении карты гидроизогипса, должны быть взяты на одну, т. е. получены по одновременным замерам всех точек наблюдения, поэтому карты гидроизогипса всегда датируются.
Глубина залегания грунтовых вод в каждой точке замера пересчитывается на абсолютные или относительные отметки Н_В = Н_З - h , где Н_В - абсолютная отметка уровня грунтовых вод;
Н_З — абсолютная отметка поверхности земли;
h — глубина залегания подземных вод.
Полученные отметки наносятся на топографическую основу и по ним методом интерполяции строят гидроизогипсы. При интерполяции обычно применяют так называемый метод треугольников, при котором точки замеров уровня соединяют линиями, образующими треугольники. Метод треугольников применим при построении любых изолиний. Однако при построении гидроизогипс в него вносятся некоторые изменения в зависимости от свойства потоков грунтовых вод. Грунтовый поток обычно разбивается реками и поверхностными водоемами на отдельные, более мелкие потоки. Поэтому через реки и другие поверхностные водоёмы интерполяцию не проводят, а определяют отметки урезов рек по водомерным постам, гидравлически связанными с грунтовыми водами, и учитывают их при интерполяции как точку выхода грунтового потока на урез реки. Этот вывод должен быть предварительно обоснован анализом гидрогеологических разрезов, по которым устанавливается характер связи между поверхностными и подземными водами.
При применении метода треугольников не следует проводить интерполяцию между группами скважин, расположенных далеко друг от друга. Следует провести интерполяцию для каждой группы скважин отдельно, иначе можно исказить реальную форму поверхности потока.
Для облегчения интерполяции обычно пользуются масштабной сеткой, вычерченной на кальке и называемой высотной арфой.
Масштабная сетка состоит из пронумерованных параллельных линий, заложенных на расстоянии 1-2 мм, одна от другой, с её помощью проводят пропорциональное деление отрезков, соединяющих точки, между которыми производится интерполяция. Порядок интерполяции при помощи масштабной сетки ясен из рис. I.
После интерполяции соединяют точки с одинаковыми
отметками, полученные кривые и будут гидроизогипсами поверхности грунтовых вод. Таким образом, последовательность выполнения работы при построении карты гидроизогипс должна быть следующей:
1) Строят гидрогеологические разрезы по основным направлениям, чтобы установить характер водоносного горизонта, условия залегания водосодержащего пласта, его связь с реками.
2) Наносят все данные по наблюдениям за уровнем грунтовых вод и поверхностных вод на топографическую карту, показывая обычно справа от скважины в числителе абсолютную отметку уровня, а в знаменателе глубину зеркала грунтовых вод.
3) По данным водомерных постов для рек и других водоемов, гидравлически связанных с подземными водами, устанавливают изменение уклонов отрытой водной поверхности и, зная их, определяют участки, где отметки урезов будут соответствовать отметкам гидроизогипс участка. (Эти точки определяют места причленения одноимённых гидроизогипс к урезам водоемов).
4) По нанесённым точкам проводят интерполяцию, строят карту гидроизогипс и анализируют её.