ПОИСК ВОДЫ
ОТКУДА ДОБЫВАЮТ ВОДУ?
на черноморском побережье Туапсинского района
Геологический разрез Черноморского побережья, в частности Туапсинского района, представлен складчатой структурой с широко распространенными осадочными горными породами (песчаниками, известняками, аргиллитами, конгломератами, мергелями, сланцами и т.д.), поверх которых сформирован слой глинистых пород различной мощности в диапазоне от 0м. (на возвышенностях и террасах, когда порода выходит на поверхность), до 20-40м. в палеоруслах рек.
Для наглядности возможного залегания подземных вод можно рассмотреть обобщенные схемы на рисунках.
На рисунке справа явно выражены два возможных источника, это верховодка и зоны трещиноватостей в скальных породах, являющиеся коллекторами подземных вод.
1. Верховодка – безнапорные подземные воды, залегающие наиболее близко у земной поверхности, не имеющие сплошного распространения. Образуются за счёт инфильтрации атмосферных и поверхностных вод, задержанных непроницаемыми или слабо проницаемыми выклинивающимися пластами и линзами, а также в результате конденсации водяных паров в горных породах. Характеризуются медленным восстановлением статического уровня и сезонностью существования: в засушливое время они нередко исчезают, а в периоды дождей и интенсивного снеготаяния возникают вновь. Подвержены резким колебаниям в зависимости от гидрометеорологических условий (количества атмосферных осадков, влажности воздуха, температуры и др.).
В подавляющем большинстве случаев, неглубокие скважины и колодцы в нашем районе, не могут служить источником круглогодичного водоснабжения, хотя бывают редкие исключения, обусловленные крайне благоприятными условиями конкретного геологического разреза.
2. Зоны трещиноватостей. Наиболее предпочтительный вариант источника воды в нашем районе. Отличается стабильным дебитом, не подверженный сильным колебаниям и зависимости от гидрометеорологических условий. На рисунке отчетливо видно, что данные зоны не имеют сплошного распространения, выражены не большими площадями в плане. Отсюда встает вопрос возможности локализации данных зон.
Пример - на территории одного участка, две пробуренные скважины на расстоянии 10м. друг от друга, первая скважина на глубину 70м. может быть с дебетом 300 литров в сутки, т.к. источником притока является зона коры выветривания скальных пород с низкой проницаемостью, а вторая на глубину 50м. со стабильным дебитом 1,5куб.м./час, т.к. источником является зона трещиноватостей.
Для нахождения наиболее благоприятных трещиноватых зон и сведения возможности сухих скважин к минимуму, мы прибегаем к геофизическим методам разведки.
ГЕОФИЗИКА — это комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Исходя из названия, геофизика имеет дело не с веществом (этим занимается геохимия), а с физическими полями, используя для этого специальную аппаратуру. Таким образом, геофизика, измеряя физические поля, может предоставить Вам не литологический (вещественный) состав пород (вода, песок, глина и т. д), а разрез физических свойств (механической прочности, намагниченности, плотности, удельного электрического сопротивления и т. д.). Далее - каждая порода (песок, глина и т. д.) и вода имеют свои физические параметры. Однако, между ними не существует четких границ, несколько физических объектов могут иметь близкие физические параметры. Что касается воды - ни один метод геофизики не может 100% сказать Вам, что вот тут находится вода. Она может сказать, что в данном месте находятся грунты (породы), по физическим параметрам соответствующие водонасыщенным. Таким образом, в рекомендациях даются не точки и глубины зоны водонасыщения, а точки и глубины зон, наиболее перспективных (по физическим параметрам) на обнаружение водонасыщения. По статистике, вероятность обнаружения водонасыщения на обозначенной глубине при бурении в перспективных зонах, в зависимости от применяемого метода (а геофизических методов - десятки разновидностей), составляет от 80 до 95 - 98% (а не 50%, как при бурении или копании без предварительной информации). 100% нахождение воды не гарантирует ни один метод, но сводит вероятность «сухой» скважины к минимуму.
КАКИЕ МЕТОДЫ ИСПОЛЬЗУЕМ МЫ?
Метод РАП - Комбинированный метод стоячих волн, более известный как метод РАП (бытовое название). Метод использует для получения информации стоячие волны, возникающие в толще горных пород под воздействием разных источников (Крауфорд Ф., 1976). Метод позволяет на основании изучения спектров записываемых акустических сигналов получить информацию о геомеханическом строении изучаемого разреза (картирование зон контактов пород, зон повышенной трещиноватости и расслоения пород). В соответствии с названием, для получения информации метод использует как возбужденные (высокочастотная составляющая), так и естественные, природные колебания (низкочастотная составляющая).
Метод также обладает достаточно высокой скоростью измерений (от 0.1 до 1 минуты на точку, в зависимости от необходимой глубинности исследований) и позволяет получить разрез относительной механической прочности пород сразу по завершении измерений по профилю наблюдений.
Метод РАП использует для получения информации как пассивные стоячие волны, образующиеся в результате отражения волн, формирующихся микросейсмами (низкие частоты), так и стоячие волны, возбужденные легким ударным воздействием в точке приема сигнала (высокие частоты).
Результатом работ по обследованию участка методом РАП являются вертикальные разрезы относительной механической прочности пород (геомеханические разрезы), при площадных съемках - трехмерная модель относительной механической прочности пород, также возможно выполнение горизонтальных срезов относительной механической прочности пород по интересующим глубинам, где зонами повышения амплитуд спектров акустических сигналов выделяются зоны повышенной трещиноватости и пористости (разуплотнения) пород, которые с наибольшей вероятностью и являются зонами максимального обводнения.
Разработчик метода РАП - И.В. Зуйков, патент США:
Сайт разработчика метода РАП - http://www.geoacoustic.com/
Магнитотеллурическое зондирование (МТЗ) Земли
— один из методов индукционных зондирований Земли, использующий измерения естественного электромагнитного поля. Применяется при геофизических исследованиях. Метод создан в 1950 году советским геофизиком А. Н. Тихоновым. Существенный вклад в развитие метода также внёс французский учёный Л. Каньяр. Значительный вклад в теорию МТЗ внесли М. Н. Бердичевский, В. И. Дмитриев; в настоящее время метод широко используется как один из методов разведочной геофизики и физики Земли, разрабатываются новые способы повышения точности исследований в работах учёных из таких стран, как Россия, США, Франция, Китай.
Нами используется аппаратура ADMT (детектор грунтовых вод) производства фирмы AIDU (Гуйлинский технологический гидрогеологический Научно-исследовательский институт КНР).
Оборудование позволяет изучать магнитную составляющую естественного электромагнитного поля Земли с помощью бесконтактного магнитного датчика, что дает возможность его применения на небольших участках, а также участках с асфальтовым или плиточным покрытием.
Программно-аппаратный комплекс позволяет получить геоэлектрический разрез на участке исследований.
Метод (МТЗ) основан на изучении естественного переменного электромагнитного поля Земли – магнитотеллурического поля (МТ-поля). Естественное электромагнитное поле содержит колебания различной частоты. За счет явления скин-эффекта более высокочастотные колебания МТ-поля быстрее затухают с глубиной, в то время как низкочастотные компоненты спектра проникают на большие глубины. Соответственно, высокочастотные составляющие поля несут информацию лишь о приповерхностной части разреза. С понижением частоты вклад более глубоких частей разреза в наблюдаемое поле возрастает, и мы получаем информацию о глубинной части геоэлектрического разреза. Таким образом, МТЗ представляет собой разновидность индукционного частотного зондирования. В отличие от других методов индукционного зондирования (ЧЗ и ЗС), МТЗ не требует использования генераторных установок, и, в то же время, обеспечивает глубинность исследований, не достижимую в методах с контролируемым источником [Хмелевской, 1984; Жданов, 1986].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- Метод РАП локализует зоны разуплотнений и зоны трещиноватостей, которые являются коллекторами и могут в себе аккумулировать подземные воды. Зоны трещиноватостей по РАП могут быть как водонасыщенными, так и сухими.
- Метод МТЗ локализует зоны пониженного сопротивления и пониженного потенциала. На границах водонасыщенных и сухих пород, прибор фиксирует увеличение разности потенциалов. Зоны потенциально водонасыщенные по МТЗ могут иметь слабую водоотдачу если в них не локализованы коллектора;
Таким образом, сумма данных на основании проведенных исследований двумя методами, дают оптимальную картину, для прогноза перспектив бурения и определения лучшего места на участке.