Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние исследуемой проблемы и особенности гидрогеологических условий месторождений подземных речных долин 12
1.1. Современное состояние исследуемой проблемы 13
1.2. Распространение месторождений и особенности их гидрогеологических условий 19
1.3. Месторождения подземных вод Черноморского побережья Кавказа 25
2. Анализ основных факторов формирования эксплуатационных запасов подземных вод 39
2.1. Геоморфологические особенности речных долин 40
2.2. Фациальный состав и гидрогеологические параметры аллювиальных отложений 42
2.3. Характер речного стока и его эрозионной деятельности 59
2.4. Условия взаимосвязи поверхностных и подземных вод 73
3. Опыт эксплуатации месторовдений подземных вод в различных івдрогеологических условиях 89
3.1. Месторождения в долинах рек с величиной меженного стока, сопоставимой с водоотбором 91
3.2. Месторождения в долинах рек с величиной меженного стока, значительно превышающей водоотбор 105
4. Типизация и особенности изучения месторовдений подземных вод в горных речных долинах 120
4.1. Типизация месторождений подземных вод горных речных долин 122
4.2. Особенности проведения разведочных работ и оценки эксплуатационных запасов различных видов месторождений 129
5. Рекомендаций по методике разведочных работ и обоснованию исходных данных для оценки эксплуатационных запасов 161
5.1. Методика исследований на различных стадиях геологоразведочных работ 162
5.2. Постановка и методика проведения опытно-фильтрационных работ 167
5.3. Прогнозирование эксплуатационной кольматации аллювиальных отложений методами гидрогеологической и палеогеографической аналогии 172
5.4. Освоение месторождений и опытно-фильтрационные наблюдения на водозаборах 190
Заключение 198
Литература 202
- Распространение месторождений и особенности их гидрогеологических условий
- Фациальный состав и гидрогеологические параметры аллювиальных отложений
- Месторождения в долинах рек с величиной меженного стока, значительно превышающей водоотбор
- Особенности проведения разведочных работ и оценки эксплуатационных запасов различных видов месторождений
Введение к работе
Актуальность проблемы. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981-85 годы и на период до 1990 года, принятьми ХХУІ съездом КПСС, намечено усилить поиски и разведку подземных вод. ХХХУ сессией Генеральной Ассамблеи ООН текущее десятилетие (I98I-I990 г.г.) провозглашено десятилетием обеспечения питьевой водой. Такое повышенное внимание к воде питьевого качества обусловлено ее дефицитом, который начинает ощущаться даже в исконно чистых и избыточно увлажненных горных регионах, интенсивно осваивающихся в последние годы.
Основными и часто практически единственными источниками водоснабжения в горных районах являются месторождения подземных вод, приуроченные к аллювиальным водоносным горизонтам речных долин.
Условия формирования эксплуатационных запасов этих месторождений характеризуются целым рядом особенностей, методика изучения которых в процессе разведочных работ и учета при оценке запасов разработана недостаточно. Это отражается на достоверности гидрогеологических прогнозов и эффективности проведения геологоразведочных работ. Следовательно, исследования по изучению основных факторов и особенностей условий формирования эксплуатационных запасов месторождений горных речных долин и разработке методики учета этих особенностей при проведении разведочных работ представляются актуальными в теоретическом, методическом и практическом плане.
Особенно актуален этот вопрос для решения проблемы водоснабжения курортной зоны Черноморского побережья в пределах южного склона Северо-Западного Кавказа, где месторождения подземных вод в горных речных долинах имеют широкое распространение и являются единственным источником централизованного хозяйственно-питьевого
водоснабжения.
Цель^работы заключается в установлении закономерностей и изучении основных факторов формирования эксплуатационных запасов месторождений подземных вод горных речных долин, а также разработке рекомендаций по методике их разведки.
В качестве опорных объектов исследований использованы наиболее детально изученные и интенсивно эксплуатируемые месторождения Черноморского побережья Кавказа (ЧПК).
Осндвше_за^ачи_исследований сводились к следующему:
Анализ основных факторов формирования эксплуатационных запасов месторождений подземных вод горных речных долин.
Разработка типизации этих месторождений по условиям формирования эксплуатационных запасов подземных вод.
Усовершенствование методики разведочных работ применительно к разработанной типизации.
Методика исследований включала:
Анализ условий формирования эксплуатационных запасов подземных вод аллювиальных горизонтов на основе детального изучения геологического строения и гидрогеологических условий месторождений ЧПК, а также опыта их эксплуатации.
Проведение опытно-фильтрационных работ и наблюдений, направленных на изучение основных факторов формирования эксплуатационных запасов месторождений подземных вод горных речных долин, с использованием разработанных для данных условий конструкций опытных кустов скважин.
Проведение русловой пьезометрической съемки с целью изучения характера и условий взаимосвязи подземных и поверхностных вод в зависимости от стоковых параметров реки.
Научная^новизна работы заключается:
В выделении основных факторов формирования эксплуатационных запасов подземных вод месторождений горных речных долин, определяющихся: геоморфологическим строением, характером речного стока, пространственной неоднородностью и анизотропией фильтрационных свойств аллювиальных отложений, изменчивостью параметров взаимосвязи поверхностных и подземных вод как в естественных условиях (на различных участках долины и во времени в зависимости от величины речного стока), так и в процессе эксплуатации.
В разработке типизации месторождений пресных подземных вод горных речных долин по условиям формирования эксплуатационных запасов, применительно к задачам унификации методики разведки, оценки запасов и освоения месторождений.
В разработке методов прогнозирования эксплуатационной кольматации аллювиальных отложений на основе палеогеографической и гидрогеологической аналогий.
Практическая_ценность работы выражается в том, что выявленные закономерности формирования эксплуатационных запасов месторождений подземных вод в горных речных долинах и усовершенствованная методика их разведки позволяют повысить достоверность гидрогеологических прогнозов, качество и эффективность проведения геологоразведочных работ. Результаты исследований дают возможность реализации наиболее оптимальных схем опытных кустов скважин и водозаборных сооружений, учитывающих особенности данных месторождений.
Работа выполнялась в соответствии с пятилетним проблемным планом научно-исследовательских работ и использования научно-технических достижений в производстве геологоразведочных работ на
I98I-I985 г.г. Мингео СССР по проблеме УШ *!& 69 заданию 5
700(1) "Усовершенствовать научные основы и методы поисков, разведки и
оценки запасов месторождений различных типов подземных вод".
- II -
Реализация_работы. Полученные результаты использованы при разведке и оценке эксплуатационных запасов Мзымтинского, Псоуско-го, Шахинского, Псезуапсинского, Мезыбского и ряда других месторождений подземных вод, на базе которых осуществлено проектирование, а на ряде месторождений и строительство водозаборов для водоснабжения городов Сочи, Туапсе и Геленджик. Они нашли отражение в "Генеральной схеме водоснабжения города Большие Сочи", а также широкое применение в организациях ПГО СЕВКАВГЕОЛОГИЯ и СЕВКАВ-ГйПРОВОДХОЗа при проведении разведочных работ на подземные воды.
Апробапия_работы. Основные положения диссертации и отдельные методические разработки выполненных исследований опубликованы в 7 работах; освещены в 12 производственных отчетах, 8 из которых рассматривались ГКЗ СССР; экспонировались на ВДНХ СССР; докладывались и обсуждались на всесоюзных совещаниях по гидрогеологии Кавказа (Тбилиси, 1975 и 1978 г.г.), Всесоюзной конференции "Палеогеографические основы рационального использования естественных ресурсов" (Днепропетровск, 1977), Всесоюзном семинаре по вопросам моделирования процессов переноса подземных вод (Ленинград, 1978), Первой Всесоюзной гидрогеологической конференций (Москва, 1982), Всесоюзном семинаре "Режимные инженерно-геологические и гидрогеологические наблюдения в городах с целью повышения эффективности рационального использования и охраны геологической среды" (Сочи, 1983), Пятой конференции по геологии и полезным ископаемым Северного Кавказа (Ессентуки, 1980) и производственных региональных семинарах при ПГО СЕВКАВГЕОЛОПШ (Ессентуки, 1976, 1977, 1978 и 1983 г.г.).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 150 страницах, содержит 15 таблиц, иллюстрируется 30 рисунками, список литературы вклю-
- 12 -чает 128 наименований.
В основу диссертации положены результаты теоретических и полевых экспериментальных исследований автора, полученных при разведке и оценке эксплуатационных запасов группы месторождений подземных вод Черноморского побережья Кавказа в период 1974-1983 г.г., а также результаты обобщения, систематизации и анализа обширного фактического материала других исследователей, фондовых и опубликованных работ.
Большое значение в исследованиях автора имели работы, проведенные совместно с сотрудниками лаборатории ресурсов пресных подземных вод ВСЕШНГЕО: к.г.-м.н. Б.В. Боревским и Н.Б. Бондаренко, а также с сотрудниками ПГО СЕВКАВГЕОЛОІМЯ: к.г.-м.н. А.Б. Островским и к.г.-м.н. В.Г. Тимохиным, которым автор выражает свою глубокую и искреннюю признательность.
В проведении полевых исследований, обработке их результатов и оформлении работы большую помощь автору оказали гидрогеологи Лазаревской гидрогеологической партии: И.О. Проворов, Н.С. Подгорный, В.Л. Островская, картограф В.Л. Никольская и техник-гидрогеолог Н.Н. Чернова. Всем им автор выражает свою глубокую благодарность.
Распространение месторождений и особенности их гидрогеологических условий
Горные регионы занимают более 40% всей площади страны и характеризуются исключительным разнообразием природных условий. Согласно гидрогеологическому районированию, проведенному воегинге0 (1973), на территории СССР выделяется 14 гидрогеологических складчатых областей, приуроченных к Карпатам, Кавказу, Уралу, Памиру, Тянь-Шаню, Алтаю и другим горным системам. В их пределах обычно различают собственно горные районы, представляющие собой бассейны трещинных вод, рассеченные долинами горных рек, межгорные и предгорные впадины, к которым приурочены артезианские бассейны, а также подгорноравнинные участки, сложенные в основном системами конусов выноса предгорных шлейфов.
Эксплуатационные ресурсы подземных вод по площади складчатых областей распределены весьма неравномерно. Наибольшие эксплуатационные ресурсы формируются в пределах артезианских бассейнов межгорных и предгорных впадин, а также конусов выноса предгорных шлейфов. В собственно горных районах наиболее водообильные участки приурочены к валунно-галечниковым аллювиальным отложениям, за-карстованным известнякам и молодым лавовым покровам [20].
Несмотря на достаточное разнообразие гидрогеологических условий собственно горно-складчатых областей, возможности выбора источников централизованного водоснабжения в их пределах крайне ограничены и в большинстве случаев приходится останавливаться на аллювиальных водоносных горизонтах горных речных долин. Это обусловлено целым рядом причин, из которых можно отметить: слабую обводненность или практическую водонепроницаемость коренных пород, сложную гидрохимическую обстановку, приуроченность водопо-требителей, путей сообщения и площадок, пригодных для сооружения водозаборов, к днищам речных долин.
Строение горных долин характеризуется большим разнообразием внешнего облика, геологических и гидрогеологических условий.
Н.П.Костенко (I960) указывает на две свойственные им особенности. Первая заключается в резкой вертикальной климатической зональности, присущей долинам всех крупных горных сооружений, где истоки рек лежат в области современного оледенения, а их дельты нередко располагаются в субтропическом климате, влажном - реки Кавказа или полуаридном - реки Средней Азии. Второй особенностью является орографическая зональность, способствующая глубокому различию в интенсивности расчленения центральных частей горных районов и предгорий (средне-низкогорной зоны). Обе эти особенности (климатическая и орографическая) представляют собой лишь следствие внутреннего, тектонического развития горной страны [35].
Поэтому наиболее существенные черты геологического строения горных долин, закономерная смена их морфологии по зонам, а, следовательно, и распространение месторождений подземных вод в аллювиальных отложениях горных рек тесно связаны с тектоническими факторами, а именно наличием положительных и отрицательных геологических структур.
Помимо указанных региональных изменений в морфологии долин устанавливаются многочисленные местные отклонения» часто очень существенные. Они обусловлены развитием локальных структурных элементов, своеобразием проявления экзогенных процессов и литоло-го-стратиграфическими условиями.
Резкие местные изменения условий речной эрозии приводят к возникновению четковидного строения долин, т.е. к появлению расширенных и суженных (ущелистых) участков, так называемых "перемычек". Выделяют различные генетические типы "перемычек", которые подробно рассмотрены в работах [35, 77, 128] . Особенно широкое распространение имеют литологические перемычки, возникающие на участках с резкой сменой пород различной эрозионной устойчивости. При этом очень часто литологический фактор сочетается со структурным [35].
Эта своеобразная четковидная конфигурация является закономерной для горных долин и, как будет показано в последующих главах настоящей работы, во многом определяет гидрогеологические условия месторождений подземных вод, приуроченных к аллювиальным отложениям.
По условиям формирования современного аллювия в долинах крупных транзитных горных рек А.А.Чистяков (1975) выделяет три основных зоны: горную, подгорноравнинную и дельтовую. Причем горная зона подразделяется, в свою очередь, на три части: ледниковую или троговую, собственно горную (теснин и ущелий) и предгорную. Все выделенные зоны характеризуются различным характером новейшего тектонического развития, отличаются по климатическим условиям, типам питания рек, геоморфологии, геологическому строению, уклонам продольного профиля, поступлению в современный аллювий обломочного материала и т.п. В связи с этим, аллювий горных рек в зависимости от геоморфологических условий, определяющих специфику гидродинамических обстановок его накопления, подразделяется на троговый, формирующийся в относительно широких плоских молодых троговых долинах при разделении водного потока на множество русел и рукавов, собственно горный, отлагающийся в зоне теснин и ущелий, предгорный, накапливающийся в долинах с хорошо развитой поймой, и подгорноравнинный, сходный уже с аллювием обычных рек равнинного пояса. Выделенные разновидности аллювия характеризуются целым рядом особенностей формирования и строения [77].
Фациальный состав и гидрогеологические параметры аллювиальных отложений
Склоны долин обычно прямые с крутизной от 15-20 до 40-45, местами (в ущельях) отвесные, сильно изрезаны сетью притоков и оврагов, на приустьевых участках террасированы. ширина дна долин резко изменчива. Например, долина р. Псезу-апсе в устьевой части имеет днище шириной около 3 км, вверх по течению наблюдается его постепенное сужение до 300-400 м, затем, после "перемычки" в 3-х км от устья (ширина дна долины в пределах которой не превышает 100 м), отмечается расширение до 500-800 м и вновь сужение до 300-350 м в 10 км от устья, далее расширение до 700-800 м, за которым следует очередное сужение и т.д. Таким образом, в плане для рассматриваемых долин характерно ярко выраженное четковидное строение. Продольный профиль долин имеет изменяющиеся по протяженности уклоны: от 20%, в верхнем течении до 5-10 в среднем и нижнем. В Зависимости от этого скорости течения рек в период межени изменяются от 1,5 до 0,15 м/с, в паводки они достигают значений 3-4 м/с (максимальные до б м/с). Русла рек в верхнем и среднем течении обычно прямые, в нижнем - умеренно извилистые. Их максимальная глубина на перекатах составляет 0,2-0,6 м, на плесах - 1,5-2,0 м. Преобладающая глубина - около I м. Ширина рек в верховьях не превышает 7-Ю м, в среднем течении 20-40 м, на приустьевых участках - 50-70 м. Пойма развита преимущественно в среднем и нижнем течении, отсутствует в верховьях и на ущелистых участках сужений. Преобладающая ширина ее 60-70 м в среднем течении и 0,4-0,5 км в низовьях, местами до 0,8-1,0 км (долина р. Мзымты). Высота поймы в среднем 1,0-1,5 м. Поверхность поймы относительно ровная, песча-но-галечниковая, местами поросшая кустарником и редко травой. В среднем течении в днищах долин часто встречаются конусы выноса, сложенные крупными обломками скал, щебнем и валунами. Длина конусов достигает местами 200 м, ширина - 150 м, высота -3,5 м. Аллювиальные осадки рассматриваемых горных рек слагают пойму и надпойменные террасы. Они представлены валунно- и гравийно-галечниковыми отложениями с песчаным или песчано-глинистым заполнителем. В аллювиальных отложениях часто встречаются прослои глин и песков. Мощность аллювия высоких террас не превышает 5 метров, а суммарная мощность отложений пойменных и первой надпойменной террас достигает 80-90 метров. Четвертичные склоновые накопления и аллювий высоких террас характеризуются спорадической, часто сезонной обводненностью, что связано с их литологической неоднородностью, небольшой мощностью и густой эрозионной расчлененностью рельефа, способствующей быстрому дренированию подземных вод. Дочетвертичные коренные породы также характеризуются спорадической обводненностью, степень которой контролируется их тре-щиноватостью и литологическим составом.
В целом водообильность как четвертичных склоновых накоплений, так и дочетвертичных коренных пород невелика и не позволяет использовать содержащиеся в них подземные воды для централизованного водоснабжения крупных объектов.
Таким образом, как уже указывалось ранее, в пределах рассматриваемой территории единственными источниками, пригодными для организации централизованного водоснабжения, являются водоносные горизонты в аллювиальных отложениях горных речных долин, таких как Псоу, Мзымта, Сочи, Шахе, Псезуапсе, Аше, Туапсе и других (рис.2), а коренные отложения, слагающие борта этих долин являются практически безводными. Аллювий горных рек ЧІЖ имеет голоценовый возраст и выполняет переуглубленные ложа долин, сформированные во время глубокой (порядка 100-110 м) предголоценовой регрессии Черного моря f48, 99j.
В разрезе аллювиальной толщи, не считая маломощных (до 2-3 м) валунно-галечниковых образований поймы ( Qiv ), которая испытывает постоянные современные переформирования, выделены отложения трех возрастных генераций ( Qiv.Qfv.Qiv ) первой надпойменной террасы (рис.3). Они отвечают последовательным фазам новейшей черноморской трансгрессии и достаточно надежно датированы радиоуглеродным методом и по археологическим данным. Возраст древнейшей пачки аллювия UlV оценивается в 6,5 тыс.лет, средней Q,v - в 3,5 тыс.лет и наиболее молодой QV - 0,8 тыс.лет [48, 99]. Мощности пачек в разрезе аллювиальных горизонтов близки и поэтому средний возраст аллювия рассматриваемых долин может быть принят равным 3,6 тыс. лет.
В приустьевых частях рассматриваемых долин выделяются более древние возрастные генерации аллювия, которые для целей данной работы не представляют интереса, так как они обычно отсутствуют или имеют крайне ограниченное распространение на эксплуатационных участках. Характер аллювиальных отложений испытывает изменения как по протяженности отдельных долин, так и в различных долинах.
А.Б.Островским и В.Г. Тимохиным [50» 116] в пределах ЧПК выделено три типа долин с различным взаимоотношением заполняющих их эрозионные врезы валунно-галечных образований и глин.
Месторождения в долинах рек с величиной меженного стока, значительно превышающей водоотбор
Широко распространенное мнение о "монофациальности" горного аллювия Г147, 78] не подтверждается при его более или менее детальном изучении. Так, кроме указанной выше фациальной неоднородности, связанной с изменениями базиса эрозии и наличием разноге-нетических включений, что кстати довольно характерно для горных речных долин не только приморских регионов [35, 77J , устанавливаются сложные фациальные переходы, вызванные особенностями гидрологической обстановки накопления горного аллювия в каждой долине, на каждом отдельно взятом отрезке речного русла ІІ23],
В результате частой смены условий осадконакопления получается характерное для разрезов горного аллювия сочетание линз крупно- и мелкозернистого обломочного материала. Такой характер разреза горного аллювия был описан Я.А. Измайловым (1979) в долине р. Псезуапсе при проведении детальных инженерно-геологических исследований. В аллювии им выделены русловые фации "врезания", характеризующиеся валунно-галечным составом с небольшим количеством гравийно-песчаного заполнителя, русловые фации "стадии блуждания" - валунно-галечные образования с песчаным и песчано-глинис-тым заполнителем, занимающим до половины объема породы, а также горно-пойменные фации, отличающиеся обычно валунно-галечным составом, но с глинистым заполнителем. В прибортовых частях долин и на приустьевых участках последние часто представлены пестроцветными плотными глинами с галькой и валунами слабой и средней окатанноети и неокатанными обломками.
Кроме русловой и горно-пойменной фаций, в аллювии горных рек выделяют [35, 77] еще две фации - подпруживания и природных экранов, формирующиеся в специфических условиях, когда горную долину "перегораживают перемычки". Происхождение их самое различное -обвальное, литологическое, тектоническое и др. Всякая перемычка представляет собой своеобразную природную плотину или выступ, подпруживагощий горный паводок. В результате перед ней накапливаются более мелкие, часто песчано-гравийные аллювиальные отложения четко горизонтально слоистые, которые выделяются в фацию подпруживания. Перемычки являются также "природными экранами", за которыми образуются как бы "теневые" участки или "мертвые" зоны с замедленным обычно круговым течением, где могут отлагаться мелкозернистые песчано-гравийные осадки с горизонтальной или спиралевидной слоистостью - фация природных экранов.
Следует отметить, что перемычки могут быть и техногенного происхождения. Так, например, сооружаемые на эксплуатационных участках берегоукрепления в виде берегозащитных "шпор" являются типичными экранами, и за "шпорой" происходит аккумуляция мелкозернистых осадков, которая существенно ухудшает условия взаимосвязи водоносного горизонта с рекой, что необходимо учитывать при проектировании и строительстве водозаборов.
Показанная выше резкая фациальная изменчивость горного аллювия, обусловленная особенностями его формирования, может привести к значительным ошибкам прежде всего при обосновании фильтрационной схемы месторождений (эксплуатационных участков).
Действительно, если выводы о фильтрационных свойствах аллювия основывать только на результатах опытно-фильтрационных работ, проводимых в небольших объемах на локальных участках одиночными скважинами или даже кустами скважин, но при малой интенсивности возмущения и без должного количества наблюдательных пьезометров, достаточно полно характеризующих всю область развития депрессии, то можно получить любые и случайные результаты. Они будут зависеть от того, в каких условиях находится водоприемная часть опытной скважины, то есть какая фация аллювия (русловая, пойменная и др) подвергается опробованию. Например, при построении карты водопроводимости Ахштырского участка Мзымтинского месторождения (для северной его части) в основу были положены результаты опытных откачек, выполненных из одиночных скважин Ш 65, бб, 69, 82 и 606 (рис.б). При этом, несмотря на такое большое для ограниченной площади количество откачек, все равно была допущена ошибка, заключающаяся в завышении коэффициента фильтрации (водопроводимости) более чем в 2 раза. Она была вызвана прежде всего слабой интенсивностью возмущения, создаваемого в аллювиальном водоносном горизонте при одиночных опытных откачках из указанных выше скважин (понижения уровня не превышали 1-2 м), а также близкой к совершенной конструкцией скважин при их опробовании и отсутствием расходо-метрии. Все это не позволило провести достоверную интерпретацию откачек, несмотря на привлечение данных о понижениях уровня подземных вод в соседних скважинах, так как полученные при их проведении параметры характеризовали самую верхнюю (до 5 м) часть аллювиальной толщи, сложенную преимущественно современной русловой фацией, которая при работе водозабора является практически постоянно осушенной. Исправить указанную ошибку удалось только при воспроизведении работы действующего в пределах участка водозабора на модели УСМ-І, выполненного Н.Б. Бондаренко при участии автора [125].
Очень важен также при интерпретации результатов опытно-фильтрационных работ учет региональных закономерностей изменения фильтрационных и емкостных свойств горного аллювия.
Как известно, водопроницаемость и емкостные свойства аллювиальных отложений зависят от гранулометрического состава, формы, характера окатанности и отсортированности обломков. Так, например, от отсортированности породы, как показано в работе [28] и др., зависит возможность заполнения крупных пор более мелкими частицами, что при прочих равных условиях приводит к меньшим значениям пористости, водопроницаемости и водоотдачи.
В условиях речных долин отсортированость и окатанность частиц, слагающих аллювий, повышается от верховьев к устьям. Следовательно, в этом же направлении возрастают и фильтрационные свойства аллювия, что для рассматриваемых речных долин впервые было показано В.Г. Тимохиным и А.Б. Островским [50, 71 ] . Ими же установлено, что эта закономерность существенно нарушается за счет чет-ковидного строения долин, обусловленного чередованием суженных и расширенных участков. Такое строение долин позволяет выделять по их протяженности так называемые по В.Г. Тимохину "микробассейны" (участки между двумя сужениями), в пределах которых фильтрационные свойства аллювиальных отложений также возрастают от верхнего по течению реки сужения к нижнему, что объясняется изменениями условий взаимосвязи поверхностных и подземных вод.
Особенности проведения разведочных работ и оценки эксплуатационных запасов различных видов месторождений
Определение емкостных свойств аллювиального водоносного горизонта при разведочных работах в условиях рассматриваемых месторождений вызывает значительные трудности. Это связано с невозможностью их оценки по данным опытно-фильтрационных работ и наблюдений за режимом подземных вод. Поэтому при характеристике емкостных свойств аллювия используются данные лабораторных исследований проб грунта, отобранных при ударно-механическом бурении скважин большого диаметра (более 300 мм) через каждые 5 м их проходки.
Количество проб для каждого месторождения (участка) составляло от нескольких десятков до 100 и более. Например, по Псезуап-синскому месторождению имеются результаты по 181 пробе, отобранной из 37 скважин, по Ахштырскому участку Мзымтинского месторождения было выполнено 123 определения водоотдачи по пробам грунта из 12 скважин, которые равномерно распределены по всей оцениваемой площади (рис.6).
Средние значения коэффициента водоотдачи аллювиальных отложений Ахштырского участка, определенные в интервале глубин, соответствующем предполагаемой зоне сработки естественных запасов аллювиального водоносного горизонта - от 5 до 30 метров, приведены в таблице 4. Как видно из таблицы, водоотдача аллювия изменяется в небольших пределах от 0,13 до 0,19. Причем можно заметить некоторое ее увеличение в южной части участка (скв.613, 615, 620), аллювиальные отложения которой отличаются максимальными для рассматриваемой площади фильтрационными свойствами. Наиболее низкие значения водоотдачи аллювия - 0,13-0,15 фиксируются по скважинам Ш 607 и 619, расположенным в непосредственной близости от реки в районе центральной части действующего водозабора. Вероятно, снижение водоотдачи в этой зоне можно объяснить эксплуатационной кольматацией аллювия, которая в рассматриваемых условиях, как указано автором в работе [52], может сказываться на глубину в несколько десятков метров.
Естественная кольматапия также снижает значение водоотдачи аллювиальных отложений, что видно, например, из данных таблицы 2. Так, в пределах одного из микробассейнов долины р. Шапсуго на участке ниже сужения долины отмечается снижение коэффициента водоотдачи аллювия до 0,19 при его значениях на участках не подверженных процессу кольматации 0,21-0,22. Естественно, что зависимость коэффициента водоотдачи от гранулометрического состава аллювиальных отложений проявляется не так четко, как для коэффициента фильтрации, но безусловно имеет место.
Достоверность приведенных выше величин водоотдачи аллювия, определенных лабораторным методом, подтверждена балансовыми расчетами, выполненными по данным эксплуатации водозабора в долинах рек Мезыб и Дцерба .[107]. Такие расчеты в указанных долинах стали возможны благодаря полному поглощению речного стока на верхних по течению реки эксплуатационных участках,в результате чего производительность водозабора на нижних участках некоторую часть времени года обеспечивается только сработкой емкостных запасов аллювиального водоносного горизонта. Таким образом, детальное изучение аллювиальных отложений горных речных долин ЧПК позволяет сделать следующие выводы.
Разнонаправленные изменения базиса эрозии в процессе накопления аллювиальной толщи обусловили сложные переходы между русловой (валунно-галечной) и поименно-лиманной (глинистой) фациями, в которых отмечаются часто разнообразные включения осадков другого генезиса (пролговиальных, делювиальных, коллювиальных и др.).
Разнообразие гидрологических обстановок накопления горного аллювия позволяет подразделить русловую фацию на подфации: "стадии врезания", характеризующуюся валунно-галечным строением с небольшим количеством гравийно-песчаного заполнителя, и "стадии блуждания" - валунно-галечные образования с песчаным и песчано-глинистым заполнителем, занимающем до половины объема породы, а также выделять горно-пойменную фацию, отличающуюся глинистым заполнителем.
Наличие "перемычек" (литологических, тектонических, техногенных и др.) вызывает появление еще двух специфических фаций горного аллювия - подпруживания и природных экранов, отличающихся слоистостью и преобладанием в разрезе цесчано-гравийных фракций.
В региональном плане они возрастают от верховьев долин к устьям. Однако, эта закономерность существенно нарушается благодаря четковидному строению долин, вызывающему значительные местные изменения фильтрационных свойств в пределах "микробассейнов", связанные с наличием ниже сужений долин участков интенсивного питания аллювиального водоносного горизонта речными водами, которое сопровождается естественной кольматацией аллювия.
