Введение к работе
-_;-л:отАхтузлТ)_ностъ проблем. Прогнозы загрязнения подземных вод, разработка на пх основе еффзктнгннх защитных мероприятий предполагает проведение исследований, направленных на Еыбор и обоснование параметров, позеолящих реально контролировать гддрогеологпческуз и экологическую ситуацию при эксплуатации инженерного объекта - действто-цего или потенциального источника загрязнения водоносного горизонта. Наиболее слоппыми для прогноза является процессы з водоносных горизонтах л комплексах, образованных трещиноватыми породами, фильтрационные и гаграционные свойства которых определяются развитие!.-; сравнительно редких трещин тектонического генезиса, что связано с несоблюдением выполнения критериев сплошности среды при опытных работах. Поэтому представляется веска ватными исследования условий фильтрации и миграции в массивах горных пород, которые в масштабе полевых опытных работ не могут рассматриваться как спленная среда. Следовательно, актуальность диссертации определяется ориентацией её, ео-порвых, на обоснование требований к постановке и проведению фильтрационных и миграционных опытных работ в крупноблочных трещиноватых породах, а во-вторых, на оценку степени достоверности миграционных прогнозов в комплексах трещиноватых пород крупноблочного строения (ТПКС) с учётом неопределенности исходных параметров.
Цельв работы является изучение условий миграции загрязнения в комплексах ТПКС применительно к постановке полевых гидрогеологических опробований и решению прогнозных задач.
Задачи исследований: I) анализ особенностей фильтрации д миграции в ТПКС в масштабе полевых работ; 2) разработка и анализ расчетной схемы, отражавшей особенности опробования крупноблочных трещиноватых пород; 3) интерпретация результатов опытно-фмьтрацпонных и опытно-миграционных работ в трещиноватых породах крупноблочного строения для конкретного объекта; 4) оценка - с помощью математического моделирования - влияния параметрической неопределенности, свойствен-^ ной крупноблочным трещиноватым породам, на результаты решения прогнозных задач.
Общая методика выполнения работы включала анализ и обобщение литературного материала, аналитические и численные методы исследований фильтрационных и миграционных процессов, а также натурные гидрогеологические наблюдения и эксперименты.
Научные положения.выносимые на защиту:
постановка опытных гидрогеологических работ в условиях ТБКС _ требует учета реальной структуры миграционного потока в пределах зоны опробования и определения минимального объема массива трещиноватых пород, позволяющего переходить к терлинам сплошной среды; для этого наиболее приемлема схема линейно-радиальной фильтрации;
масштаб миграционного опробования крупноблочных трещиноватых пород, доступный полевому эксперименту, часто достаточен для получения интегральных параметров массопереноса в рамках модели эквивалентной пористой среды; вместе с тем, на базе опробования таких пород возможно получение характеристик единичной трещины - эффективной длины и раскрытия;
неопределенность прогнозов миграции в крупноблочных трещиноватых породах связана с параметрической неопределенностью водовме-щакщих горных пород, являющейся следствием масштабных эффектов при переходе от масштаба полевых работ к масштабу реальной инженерной задачи; результаты прогноза миграции загрязнения в условиях ТПКС наиболее чувствительны к соотношению величин инфильтрационного питания и ёмкостных параметров трещиноватого массива, которые могут быть определены с необходимой степенью надежности лишь на основе опытно-эксплуатационного подхода.
Научная новизна работы заключается: - в получении новых аналитических решений для интерпретации опытных работ в условиях проявления линейного (плоско-параллельного) характера движения к возмущающей скважине;
в обосновании метода оценки минимального масштаба массива трещиноватых горных пород, ниже которого среда не может рассматриваться в виде эквивалента пористой среды;
в установлении особенностей фильтрации и миграции загрязнения в комплексах ТПКС;
в разработке принципов прогноза загрязнения в условиях параметрической неопределенности.
Практическая значимость работы состоит в разработке методики интерпретации опытно-фильтрационных и опытно-миграционных работ на основе схемы линейно-радиальной фильтрации, ориентированной на исследования в крупноблочных трещиноватых породах; в получении фильтрационных и миграционных параметров для района хвостохранилища Криворожского ГОКа окисленных руд; в количественном анализе динами-
ки процессов загрязнения подземных вод района исследований, позволяющем контролировать загрязнение при эксплуатации хвостохранилшца КГОКОР.
Реализация работы. Основные результаты исследований использованы проектной частью института ВИОГЕМ в рабочей документации при проектировании мероприятий по охране подземных вод в районе хвостохранл-лища КГОКОР.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на первом Всесоюзном съезде инженеров-геологов, гидрогеологов и геокриологов, г. Киев, IS88; на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Проектирование, строительство и эксплуатация горных предприятий", г. Белгород, 1989; на международном симпозиуме "Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях", г. Белгород, 1991 г.; на постоянно действующее семинарах кафедры гидрогеологии ЛГИ (1988-91 г.г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 работ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа общим объёмом 462 страниц, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 128 наименований, сопровождается 18-ю таблицами и 47 рисунками.
Работа выполнена в 1989-91 г.г. в НПО ВИОГЕМ и ЛГИ под руководством чл.-корр. АН СССР, проф. В.А. Мироненко. Автор признателен к.т.н. Беспалову П.М., к.г.-м.н. Гензелю Г.Н., к.т.н. Карачевцеву И.О., к.г.-м.н. Коносавскому П.К., д.г.-м.н. Румннину В.Г. за ценные советы и полезное обсуждение ряда полокений диссертации.