Оценка баланса подземных вод

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.