Загрузил
falcones
Полевая гидрогеология: учебно-методическое пособие РГГМУ
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образованияРоссийский государственный гидрометеорологический университет Русское географическое общество Н.А. Бродская, Н.А. Виноград, А.А. Соколова ПОЛЕВАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЯ Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург РГГМУ 2023 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ...................................................................................................................... 4 ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................. 6 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ПРАКТИКИ И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ТЕРРИТОРИИ .................................................................................................................................... 9 1.1. Геологическое строение ............................................................................................... 10 1.2. Рельеф............................................................................................................................. 17 1.3. Гидрография и гидрология ........................................................................................... 25 2.ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ТЕРРИТОРИИ ......................... 43 2.1 Маршрутное обследование территории 48 2.3Камеральная обработка результатов 470 3. ИЗУЧЕНИЕ ЗОНЫ АЭРАЦИИ НАЛИВОМ ВОДЫ В ШУРФ ........................... 48 3.1. Залегание и распространение подземных вод в зоне аэрации .................................. 48 3.2. Полевые опытно-фильтрационные исследования методом налива воды в шурф .. 53 3.3. Обработка результатов экспериментальных исследований...................................... 56 3.4. Анализ полученных результатов ................................................................................. 58 4 ОПЫТНО-ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГРУНТОВОГО ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА МЕТОДОМ КУСТОВОЙ ОТКАЧКИ ИЗ СКВАЖИН59 4.1. Особенности полигона опытной откачки ................................................................... 59 4.2 Методика проведения опытных исследований и отчетные материалы .................... 60 4.3 Работа на скважинах ...................................................................................................... 61 4.4. Камеральная обработка результатов 64 4.5. Отчетные материалы по экспериментальным исследованиям 73 5 Гидрохимическое опробование водоносных горизонтов.............................................. 74 5.1 Анализ химического состава подземных вод .............................................................. 74 5.2 Оценка агрессивности подземных вод ......................................................................... 76 ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................... 79 ЛИТЕРАТУРА И ИНТЕРНЕТ-ИСТОЧНИКИ .................................................................. 80 ПРИЛОЖЕНИЯ .................................................................................................................... 82 Приложение 1 Карта – схема фактического материала д. Даймище 84 Приложение 2. Водопункты участка маршрутного обследования и их параметры ...... 83 Приложение 3 Обработка результатов экспериментальных исследований зоны аэраци 85 Приложение 4Опытная откачка из скважин...................................................................... 88 Приложение 5 Технологическая карта экскурсии ............................................................ 94 Приложение 6 Реки и подземные воды. Основные геоморфологические, гидрологические, гидрогеологические термины 98 ВВЕДЕНИЕ Гидрогеология изучает происхождение, условия залегания, состав и закономерности движения подземных вод, используемых для различных нужд. Знание теоретических основ и полевых методов гидрогеологии важно не только для специалистов-гидрологов, но и для экологов, проектировщиков, а также учителей географии и педагогов дополнительного образования, знакомящих школьников с науками о Земле и ведущих профориентационную работу по этому направлению. Большое внимание к гидрогеологическим процессам и состоянию подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, проявляют представители местных сообществ, а также краеведы и туристы, изучающие родники и разные виды деятельности подземных вод, включая карст и суффозию. Ведется общественный мониторинг подземных вод. Следовательно, образовательная и просветительская работа в области гидрогеологии, особенно знакомство широкой общественности с проведением гидрогеологических исследований на конкретных территориях, чрезвычайно важна и требует соответствующего методического обеспечения. Наиболее перспективными представляются полевые семинары на специально созданных полигонах, в качестве которых могут выступать учебные полевые стационары вузов и НИИ, в частности, база учебных практик РГГМУ «Даймище», расположенная вобласти верхнего течения реки Оредеж у деревень Даймище и Батово (Ленинградская область, Гатчинский район Рождественское сельское поселение). На базе имеются условия для натурных наблюдений и системных гидрогеологических исследований ключевых участков c различной степенью техногенной нагрузки. Данная методическая разработка создавалась первоначально для обеспечения учебной ознакомительной практики по гидрогеологии у студентов Российского государственного гидрометеорологического университета (РГГМУ), осваивающих программу бакалавриата по направлению подготовки 05.03.05 Прикладная гидрометеорология, направленность (профиль) Прикладная гидрология. Расширению аудитории способствовало создание в РГГМУ системы работы с педагогами, реализующими программы общего и дополнительного образования, а также создание словаря терминов по гидрогеологии в рамках грантового исследовательского и просветительскогопроекта Русского географического общества – Электронного иллюстрированного словаря «Реки, озера и моря Северо-Запада России в географической терминологии и лексике русских говоров». Практика по гидрогеологии у студентов РГГМУпроводится в четвертом семестре после завершения теоретического курса, лабораторных и практических занятий. В программу практики включены следующие виды работ: гидрогеологическая съемка территории д. Даймище, исследование зоны аэрации и определение фильтрационных параметров водоносного горизонта методами налива в шурфы и опытных откачек на кусте гидрогеологических скважин. Гидрогеологическая съемка включает комплекс исследований: проведение визуальной съемки и составление геологических разрезов по данным ручного бурения в ходе пеших маршрутов; составление геологической карты территории д.Даймище; обследование всех имеющихся водоисточников, как естественных, так и техногенных; замеры уровней воды; определение органолептических свойств воды; отбор проб на гидрохимический анализ; нивелирование уровней воды, привязку их к реперной сети. В итоге составляется гидродинамическая схема и рассчитывается расход фильтрационного потока, ионный сток в реку Оредеж по выделенной ленте тока. В ходе маршрутов студенты знакомятся с экологической обстановкой долины реки Оредеж и населенных пунктов, учатся грамотно формулировать предложения и рекомендации по водоснабжению населения, по предотвращению негативных процессов и явлений. Исследование зоны аэрации проводится здесь же, на территории полигона практики, определяются физико-механические и водно-физические свойства грунтов методом налива в шурфы на выбранных в ходе маршрутных исследований участках. Наливы в шурфы производятся методом Н. К. Гиринского. Водоносный горизонт исследуется методом опытных кустовых откачек из скважин, пройденных на первый от поверхности водоносный горизонт грунтовых вод. В зависимости от водности года этот эксперимент имеет различную продолжительность, с достижением понижения уровня не менее 0,5 м. Фильтрационные параметры рассчитываются тремя методами обработки экспериментальных данных. Анализ полученных результатов позволяет выбрать наиболее корректные параметры водоносного горизонта для расчета грунтового стока в реку. Для расчета подземного стока в реку с селитебной территории деревни Даймище выбирается репрезентативный участок в ходе гидрогеологической и гидрохимической съемки. Такой участок находится на спрямленном участке берега реки Оредеж. Полученные в ходе практики знания и компетенции студенты применяют на учебной ознакомительной практикепо физике вод суши. Изучение гидрологических процессов формирования русла реки Оредеж и измерение расходов воды на гидростворе полигона практики позволяют выявить закономерности в ходе режима поверхностных и подземных вод. По результатам, полученным во время практики, ежегодно пополняется банк данных о состоянии природной среды, ее изменчивости, что дает возможность не только моделировать гидрогеологические процессы, но и прогнозировать режим подземных вод. Представленные в методической разработке методы гидрогеологических исследований и информационные материалы могут быть использованы учителями и педагогами дополнительного образования, краеведами, туристами. С этой целью разработан маршрутэкскурсии «Гидрогеологические наблюдения в долине Оредежа на Базе учебных практик РГГМУ «Даймище» и прилегающей территории», представленный в Приложении 5, и Словарь геоморфологических, гидрологических и гидрогеологических терминов (Приложение 6). 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ПРАКТИКИ И ПРИЛЕГАЮЩЕЙ ТЕРРИТОРИИ База учебных практик Даймище расположена в верхней части бассейна реки Оредеж – правого крупного притока реки Луги на территории Рождественского сельского поселения – муниципального образования в составе Гатчинского района Ленинградской области. Истоки реки находятся в Волосовском районе, нижнее течение – в Лужском районе (рис. 1.1). На топографической карте масштаба 1:200 000бассейн реки почти полностью располагается в пределах листа О36-VII. Рис. 1.1. Схема бассейна реки Луги В верхнем течении Оредежа расположены деревни Даймище, Батово, Чикино, село Рождествено и деревня Выра. Строительство плотины медеплавильного завода братьев Чикиных привело к образованию Чикинского водохранилища (рис. 1.2). Рис. 1.2. Фрагмент топографической карты окрестностей Базы учебных практик РГГМУ «Даймище» 1.1. Геологическое строение Территория Ленинградской области расположена на Восточно-Европейской платформе в зоне контакта двух крупных тектонических структур – Балтийского кристаллического щита и Русской плиты. На севере Карельского перешейка на поверхность выходят магматические и метаморфические породы архейского и ранне-среднепротерозойского возраста. Южнее, насеверо-западной окраине Московской синеклизы,кристаллическое основание платформы плавно погружается под осадочные отложения верхнего протерозоя и палеозоя, имеющие преимущественно морское происхождение. Бассейн р. Оредеж сложенмоноклонально залегающими толщами глин, песков, известняков, доломитов, мергелей с пологим (до 4-6⁰) падением стратиграфических горизонтов на юго-восток к центру синеклизы(рис. 1.3).Истоки реки сложены отложениями среднегоордовика, основное течение – отложениями девонской системы,перекрытыми четвертичной мореной с валунами кристаллических пород. Эрозионная работа рекиспособствует образованию многочисленных обнажений песков и песчаников среднего и верхнего девона. с Таблица 1.1 Легенда к картедочетвертичных образований Индекс Є1sv Є1lk+ts Є2-3 sb+ld O1ts+lt O2vl+ob D2nr D2ar D2оr Подразделения стратиграфической шкалы, Мощность, литология м Томмотский Сиверская (лонтовасская) свита.Глины пла- 100– 120 ярус стичные с редкими прослоями алевролитов Атдабанский Люкатинская и тискреская свиты объединендо 15 ярус ные.Глины и алевролиты в нижней, песчаники и алевролиты в верхней части разреза Амгинский и Саблинская и ладожская свиты объединендо 47 аксайский яру- ные.Пески и песчаники, вверху с прослоями сы глин и алевролитов Тремадокский Тосненская, копорская и леэтсеская свиты до 16 и аренигский объединенные.Пески, песчаники мелкозерниярусы стые, кварцевые, с вкрапленностью глауконита; битуминозные аргиллиты («диктионемовые сланцы»), местами глины и алевролиты, песчаники и глины глауконитовые АренигскийВолховская и обуховская свиты объединен22 лланвирнский ные.Глауконитовые известняки и доломиты ярусы Наровская свита. Доломиты и мергели с про30–90 слоями глин, алевролитов и песчаников Эйфельский Арукюлаская свита.Косослоистые мелкозердо 135 ярус нистые песчаники с прослоями среднезернистых песчаников, содержащих окатанные глинистые галечки алевролитов, глин, редко мергелей и доломитов Живетский Оредежская свита. Пески и песчаники светдо 95 ярус лоокрашенные с прослоями алевролитов и глин Полная мощность карбонатной толщи достигает 150 м. Суммарная мощность девонских отложений в пределах Гатчинского района составляет 16–26 м1. Отложения Арукюлаской свиты обнажаются в долине ОредежауБазы учебных практик РГГМУ «Даймище» (рис. 1.5, 1.6)и ниже по течению реки. 1 Кузьмицкая О. В., Францкевич М. С. Проект зон санитарной охраны (ЗСО) артезианских скважин водозабора «Северный» и водопровода питьевого назначения МУП «Водоканал» г. Гатчина Ленинградской области, Книга 1 «Пояснительная записка». СПб.: ИПЭиГ, 2011. Ри ис. 1.5. Краасная Горкаа – обнажеения песковв и песчани иков арукю юлаской сви иты (D2ar) (фото Н. А. А Бродской й) Рисс. 1.6Косаяя слоистостть прибреж жного типа в отложени ияхарукюллаской свитты (D2ar) (ф фото Н. А. Брод дской) Четвертичные отложения (Q) представлены ледниковыми фациями, аллювиальными и современными техногенными отложениями (рис. 1.7, табл. 1.2).Мощность их колеблется от первых см до 30 м и более. Рис. 1.7. Бассейн реки Оредеж на карте четвертичных образований2: 1–5 – верхний плейстоцен (lgIIIos, fIIIos, gIIIos) и голоцен (H); 6 – породы дочетвертичного возраста. Таблица 1.2 Легенда к картечетвертичных образований № Индекс 1 aH 2 3 4 plH lgIIIos fIIIos 5 gIIIos 2 Литология Мощность, м Аллювиальные отложения: мелкозернистые пески с глини0,5–5 стой фракцией,суглинки, галечники, илы, гажа Болотные отложения (торф) 3–7 Ледниково-озерные образования: пески, суглинки и др. 2–45 Флювиогляциальные отложения: пылеватые супеси, разнодо 7 зернистые пески и суглинки Ледниковые образования: суглинистаяосташковская 2–20 и бо(лужская) морена с валунами кристаллических пород докемлее брия (граниты-рапакиви (рис. 7), среднезернистые граниты, гранито-гнейсы и др.) Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1: 1 000 000. Третье поколение Центрально-Европейская серия. Карта четвертичных образований О-35 (Псков), N-35, O-36 (Санкт-Петербург). СПб.: ВСЕГЕИ, 2010. URL: https://webftp.vsegei.ru/GGK1000/O-35-36/O-35-36_N-35_KQO_1.pdf. На междуречьях четвертичные отложения образуют непрерывный покров мощностью от 0,5—2 до 45,0 м. Ледниковые образования (морена) представлены красными и красно-бурыми песчанистыми и желто-бурыми валунными суглинками и глинами, реже валунными супесями и песками.Валуны состоят преимущественно из гранитов-рапакиви, гранито-гнейсов, гнейсов и других магматических интрузивных и метаморфических пород архейского-протерозойского возраста, перенесенным ледником из области Балтийского щита (рис. 1.8). На Ордовикском плато валунный материал имеет удаленное и местное происхождение (валуны карбонатных пород – известняков и доломитов). Рис. 1.8. Ледниковый валун гранита рапакиви в долине реки Оредеж около родника Молодости (д. Старосиверская) со следами физического выветривания (фото А. А.Соколовой) Мощность морены зависит от характера рельефа подстилающих пород. Местами она перекрыта флювиогляциальными отложениями, накопление которых происходило на дне потоков, текущих с таящего ледника.Флювиогляциальное происхождение имеют озовые гряды, например, оз на левом берегу реки Суйды у д. Мельница, сложенный разнозернистыми и гравелистыми песками с прослоями галечников и суглинков мощностью около 5 м. Более широкое распространение на территории Главного девонского поля имеют отложения Балтийских ледниковых озер – мелкозернистые тонкослоистые пески, суглинки, ленточные глины. Самые молодые геологические образования – торф верховых болот, занимающих центральные части плоских междуречий, и аллювиальные отложения, которые слагают русло, пойменные и надпойменные террасы в долинах Оредежа и его прритоков. Преоблад П дают мелккозернисттые пески и с харакктерной сл лоистостьью речного типа, песски с глин нистой фрракцией, гравий, г сууглинки, гглины, ил лы. Наа заболочеенной низзкой пойм ме и пой йменной террасе т образуетсяя низинны ый торф (ри ис. 1.9). Кррупная гаалька и ваалуны посступают в долину из перем мытой моррены (рис. 1.10). Поосле разм мытых рекой мореенных илли флюви иогляциал льных отлложений, представл п ленных пллохо сорттированно ой смесью ю песка, гальки, валунов, в о образуется перлюви ий (остатоочно-речн ные отлож жения). Рис. 1.9. Зона образзования низинного тоорфа – низккая двусторронняя пой йма реки Ор редеж околло базы пррактик «Дай ймище» (ф фото А. А. Соколовой) С ) Рис. 1.10. Валун Камень, сложенный гранитом-рапакиви, в русле реки Оредеж.Урочище У Камня, д. Старосиверская (фото А. А. Соколовой) С местами выхода на поверхность минерализованных напорных вод, прорезающих толщу карбонатных пород, связано образование травертинов и гажи, рыхлой, «мучнистой» разновидности карбонатов. На Ижорской возвышенности накопление гажи началось в первую фазу голоцена впитаемых минерализованными водами мелководных озёрах, на заболоченных лугах и в понижениях рельефа, связанных с доледниковыми речными долинами. Гажа содержит значительное количество пресноводной фауны и на 80–95 % состоит из углекислого кальция (CaCO3), выпадавшего из раствора. В литологическом отношенииэтолимнические (озерные), нередко переходящие в гелосные (луговые, от греч. «gelos» – заболоченный луг) известковые алевро-пелиты.Алеврит (от др.-греч. ἄλευρον «мука») – рыхлая мелкообломочная осадочная порода, состоящая из минеральных зерен размером 0,005–0,05 мм. К пелитам (от др.-греч. πηλός «глина») относятсяглины, аргиллиты и другие тонкозернистые обломочные горные породы,в которых более 50 % частиц имеют размерменее 0,005–0,01 мм).Залежи гажи в болотах, находившихся на месте Кюрлевского карьера (урочище Донцо), имели облик линзовидных тел, иногда переслаиваемых маломощными прослоями осокового торфа, предполагаемой мощностью от 0,5 до 5 м. Гажа подстилалась плащевидной мореной иливерхнеордовикскими известняками3. На естественные геологические процессы денудации, транспортировки и аккумуляции отложений накладываются процессы техногенного рельефообразования, образования техногенных отложений (tН). Начиная со второй половины ХХ века техногенное воздействие на геологическое процессы стало так велико, что участники 35 Международного геологического конгресса (Кейптаун, 2016 г.) объявили о необходимости введения в геохронологическую шкалу нового подразделения – антропоцена, геологической эпохи с изменяющим экосистему Земли уровнем антропогенного влияния4. В бассейне Оредежа техногенный рельеф представлен карьерами по добычи гажи, доломита, песков, строительными отходами, полигонами ТБО и несанкционированными свалками, результатами обуст- 3 Никитин М. Ю. О генетической приуроченности месторождений голоценовых пресноводных карбонатов к особенностям структурного плана Ижорского плато // // Известия РГПУ им. А.И. Герцена. СПб.: 2011. № 138. С. 100-110. URL: http://evgengusev.narod.ru/spb/nikitin-2011.html?ysclid=les7sxf8xw813721922. Никитин М. Ю. Травертиногенез Ижорского плато в голоцене. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. СПб., 2015. 4 Шешнёв А. С. Что такое «антропоцен»? // Известия Саратовского университета. Новая Серия. Серия. Науки о Земле. 2017. Т. 17. Вып. 3. С. 200–206.URL: https://cyberleninka.ru/article/n/chto-takoeantropotsen?ysclid=les1e5uixq50866158. ройства кладбищ, хранилищами промышленных, сельскохозяйственных (животноводческих) отходов. 1.2. Рельеф В бассейне Оредежа выделяют два основных орографических элемента (геоморфологических района): 1) Ижорское плато или Ижорскую возвышенность – часть Ордовикского плато, сложенного известняками и доломитами среднего и верхнего ордовика (абс. высоты 100–165 м); 2) Лужско-Волховскую равнину, расположенную в северо-западной части Главного девонского поля (абс. высоты 30– 100). Ижорская возвышенность – волнистая моренная равнина с ледниковыми и карстовыми формами рельефа, приуроченная к доледниковому плато. Она сложена известняками и доломитамисреднего-верхнего ордовика, перекрытыми маломощными четвертичным покровом. Доледниковые долины рек заполнены моренными отложениями. Современная речная сеть развита слабо, преимущественно на периферии плато, где происходит разгрузка подземных вод. Вблизи истока Оредежа поверхность плато осложнена грядой моренных холмов (Орехова гора, Пятая гора), замкнутыми понижениями, где накапливалась гажа, невысокими узкими гривами, а также многочисленными скоплениями валунов, удаляемых с распаханных полей на протяжении всей истории сельскохозяйственного освоения.Наличие неровностей рельефаобусловлено денудационными процессами, как древними, так и вызванными неравномерной плейстоценовой экзарацией. В ледниковые эпохи Ижорская возвышенность выступала в качестве ледораздела, рассекая Чудской и Ладожский ледниковые языки, интенсивно экзарировавшие подстилающую поверхность5. С севера Ижорское плато ограничено Балтийско-Ладожским уступом или Глинтом (от датского Glint – уступ) высотой 20–30 м и более. Ориентировка уступа совпадает с простиранием пород нижнего палеозоя и венда (см. рис. 1.4), слагающих Приморскую (Предглинтовую) низменность, что позволяет рассматривать его как одну из составляющих куэстового рельефа северо-запада Русской платформы. Южная граница Ижорского плато проходит между изогипсами 100– 110 и на местности почти не выражена,поскольку перекрыта мореной исовременными болотными отложениями.Река Оредеж пересекает границу образований ор5 Малаховский Д. Б., Грейсер Е. Л. Балтийско-Ладожский уступ // Геоморфология. 1987. №1. С. 94:–98. URL: http://evgengusev.narod.ru/enlit/malahovsky-1987.pdf?ysclid=lesflogr2h867221346. довика и среднего девона на отметке высот 104 м между деревнями Малое и Большое Заречье. Лужско-Волховскаяравнина сложена девонскими песчаниками, перекрытыми моренными суглинками, и озерно-ледниковыми мелкозернистыми песками с горизонтальной слоистостью. Поверхность имеет слабый наклон на юго-восток и юго-запад, что находит отражение в рисунке хорошо развитой гидросети. Озерно-ледниковые отложения развиты в пониженной части равнины с отметками абсолютных высот ниже 80 м. В пределах моренной равнины они выходят на поверхность в расширенных участках долин Оредежа (п. Сиверский), Лемовжи и их притоков. Рельеф долины Оредежа и его притоков на начальной стадии развития определяли особенности геологического строения территории, рельеф поверхности дочетвертичных пород и новейшие тектонические движения. Дальнейшее формирование долин и возникновение террас связано с колебанием уровня приледниковыхводоемов и стадиями формирования Балтийского моря. На формирование современного рисунка долинно-речной сети оказывают влияние активные зоны разломов, приуроченные к авлакогенам – погребенным грабенам докембрийского (рифейского) возраста, и процессы тектономагматической активизации6. Общую ориентацию долины определяетСанктПетербургская субмеридиональнаяструктура глубинного заложения (рис. 1.11). 6 Афанасов М.Н., Казак А.П. Проявление тектоно-магматической активизации на северо-западе Русской плиты и перспективы поисков полезных ископаемых (Псковская, Ленинградская, Новгородская области) // Вестник СПбГУ. Сер. 7. Геол., геогр. 2009. Выпуск 4. С. 20-31.URL: http://evgengusev.narod.ru/spb/afanasov2009.html?ysclid=letl7wacta422675227 Рис. 1.11. Проявлен ния тектони ической акттивности на н северно-западной оокраине Руссской плитты (см. Афанасов, А Казак, 20009) 1 – субм меридионал льныеструкктуры глуб бинного зал ложения (I – Чуд дская; II – Санкт-Петтербургскаяя); 2 –прояввления алм мазов в кореенном залеегании; 3 – п пункты прооявления тектоно-маг т гматическоой активизаации О проявлен нии тектооническихх процесссов свидеетельствуют много очисленны ые проявлен ния трещ щинноватоости пороод осадоч чного чеххла и раззрывные нарушени н ия, контроли ирующие ортогон нальный («прямоуг ( гольный»») рисуноок гидроссети на ото дельных участкахх долины ы. К узлам м сгущен ния трещин приуррочены источники и и формы карстово-с к суффозиоонногорелльефа, пещ щеры и грроты (рисс. 1.12). Рисс. 1.12. Прооявление тррещинноваатости поро од в девонсских песчан никах на скклоне доли ины Оред дежаи пещеереоколо родника р Мо олодости (д д. Старосивверская) Соовременнаая долинаа Оредеж жа сформи ироваласьь в голоц цене, часттично унааследовав план долеедниковоой долинн но-речной й сети. Доолина рекки отчетли иво делиттся на четырре участка, отличаающихся геологическим стрроением ттерритории, просттиранием, строением с м попереч чного проофиля (ри ис. 1.13). Рис. 1.13. Схеема геоморрфологичесского делен ния долины реки Оредеж:I – долина в истокахрееки на Ижорском плато (Iaa) и прилеегающаячассть долины на граанице Ижоррского плаато и ЛужсккоВол лховской раавнины (Ibb); II – доли ина в верхн нем течеении преим муществен нно субшир ротного прростир рания с об бнажениями и среднего девона; IIII – долина в сред днем течен нии субмер ридиональн ногопр ростиранияя; IV доли ина в низо овье и усттье субш широтногоо простиран ния Начало Оредеж жу дают восходящ в щие истточники на н территтории ком мплексноого пам мятника природ ды реггиональноого знаачения «Истоки « реки Оредеж в урочищее Донцо» (создан 25.12.1996 2 6 г.). Рекка начин нается си истемой прудов, связанны ых протоокой с Кюрлевски К им карьером м (рис. 1.114). Уррочище Донцо представляетт собой слабовогн нутое понижение с отметкам ми высот 110–115 1 м сложен м, нное долломитами и среднеего ордоввика, пеерекрытым ми маломощ щной мореной. Воссходящиее минерал лизованны ые источн ники споссобствоваали заболачи иванию теерритории и и образованию гажи. г Рис.1.14. Карта урочища Донцо масштаба 1: 200 000. На врезке показана локализация восходящего источника На карте, отражающей состояние местности в 1868–1890-е годы, показаны болота Большое и Кюрлево, из последнего вытекает река Оредеж, в истоке стоит водяная мельница (рис. 1.15, а ). В 1890-е гг. началась добыча гажи, что привело к преобразованию болотных массивов в техногенный ландшафт. На карте 1913 г. на в центре Кюрлевского карьера показано небольшое озеро, из которого вытекает река Оредеж (рис. 1.15, б). Для транспортироваки гажи была построена узкоколейная железная дорога (рис. 1.16). Рис. 1.115. Урочищ ще Донцо на историчееких картах х: а) Топогррафическаяя карта частей Санкт-Петербурргской и Вы ыборгской губерний. 1895 С. Пеетербургсккая губерни ия Масштаб б - 1 верстаа в дюй йме (1:420000). Состояяние местноости на 186 68–1890-е годы.: г б) Санкт-Петер рбург и окрестноости. Картаа района мааневров 1913 г. Издан ние Военноо-Топограф фического Отдела О Упрр. Генерр. Штаба. Составная С к карта из несскольких листов картт С.-Петерб бургской гу убернии и Финлянд дии. Составвлена по съ ъемкам 188 80-1897 год дов. Масшттаб 1:84000 07 . Рис. 1.16. Картта РККА Еввропейской й части ССС СР с перем менным массштабом. В сборке исполльзованы склеенные с л листы картт РККА изд дания 1936-1947 гг. (м масштаб 1:100 000) Коогда глуб бина карььера досттига четы ырех и более б метров, бы ыл наруш шен водоупоррныйгори изонт и подземн ные воды затоп пили каррьер. Дл ля осушен ния выработкки западн нее истока Оредеж жа была выкопана канава (ррис. 1.17), углублени стрямлен носновной й водотоок, на каррьер осуш шить не удалось. у В настояящее время глубина Кюрлевсского каарьера сооставляет 3–4 м. Поверхноость днаа неровнаая, и несколльких угллублений, разделен нных подн нятиями (рис. 1.17 7). Местам ми состоит из встречаю ются облоомки долоомита. 7 RE ETROMAP. [Э Электронный й ресурс].UR RL:http://retro omap.ru/141911314_59.4238862,29.801616 6 (дата обращения: 23.01.2023). Рис. 1.177. Дренажн ная канава, прорытая для д осушен ния разрабооток гажи ввесной(22.05.2022) и в леетне-осенню юю меженьь (29.09.200 07). Фото А. А А. Соколловой Рис.. 1.18. Современный техногенн ный релььеф на месте разработок гажи: 1 – водоотоки, соеединяющиее родники и с карььером; 2 – русло Ореедежа; 3 – канаваа, вырытая для осушеения разраб боток Доолина Ореедежав веерховьях слабо с вреезанная, широкая, ш заболоченная, руссло делится на рукаваа и протоки (рис. 1.19). 1 Пад дение исттоком из К Кюрлевсккогокарьеера (110 м наад у. м.) и Чикинскким водоххранилищ щем состаавляет окооло 16 м. Рис. 1.19. 1 Оредееж в истокаах реки (усттье реки Старый С Орредеж). Пло оская заболлоченнаая долина с поймен нноймногоррукавноостью Ни иже базы практик «Даймищ ще» эрози ионный врез в увеличиваетсяя, происхходит расш ширение долины д заа счёт меандрироввания руссла, сечен ние долин ны приобрретает траапециевид дный об блик, пой йма перееходит с одного берега на друггой (рис. 1.200). Берегаа в меанд дровых ам мфитеатр рах обрыввистые, с обнажен ниями краасноцветны ых песчан ников. Р 1.20. Долина Рис. Д Ореедежа с меаандровыми и амфитеатррами и сегм ментами по оймы нижее плотины Сиверской ГЭС (фо ото А. А. Соколовой) С ) В среднем течении долина Оредежа О приобреттает субм меридион нальный хах рактер, обнажени ий корен нных пород ниже д. Слуди ицы и доо д. Ям-Т Тесово неет. В местахх пересеч чения разлломов раззной напр равленности образзуются оззеровидны ые расширения. На этих э учассткахдоли ины для русла р харрактерна п пойменнаая многоррукавностьью(рис. 1.21). Рис. 1.21. Озеровид дное расши ирение доли ины Оредеж жа в урочи ище Лысцовво В нижнем н т течении О Оредеж прротекает через цеп почку озеер (Хвойл лово, Анттоново), длля русла характерн х но свобод дное меанд дрирован ние (рис. 11.22). Рис. 1.22. Озеровид дное расши ирение доли ины Оредеж жа в урочи ище Лысцовво 1.3. Гид дрографи ия и гидр рология Рекка Оредеж ж относи ится к басссейну рееки Луги, впадающ щей в Луж жскую гуубу Финскогго залива Балтийсского морря. Это самый круупный прриток Луги:площаадь бассейнаа в верхн нем течен нии (до городского поселка Вырицаа) – 920 км2, общ щая площадь – 3220 км² (24,4% от площади бассейна р. Луга). Длина рекибез притоков составляет 192 км, ширина русла в среднем течении – 15–20 м,в нижнем тесении увеличивается до 30–40 м. Глубина реки 0,5–2,0 м, скорость течения 1,0–1,5 м/с. Течение зарегулировано шестью плотинами бывших малых ГЭС с водохранилищами небольшой емкости, (рис. 1.23). Основные притоки по данным Государственного водного реестра: Старая Оредеж, Черная речка (вытекает из оз. Черное), Иленка, Орлинка (вытекает из оз. Орлинского), Онза (Онца), Суйда, Кременка, Череменка, Андоловка, Тесова (Тесовая), Черная – Железенка(бассейна озер Стречно и Вялье). Рис. 1.23.Схема бассейна реки Оредеж8с гидрологическими постами: 1 – действующие гидрологические посты, на которых ведется онлайн мониторинг и наблюдение за качеством вод реки; 2 – действующие гидрологические посты, на которых ведется онлайн мониторинг; 3 – посты, на которых ведется наблюдение за качеством вод реки; 4 – прочие гидрологические посты, в том числе на малых реках. Цифрами обозначены гидропосты: 1 – д. Большое Заречье и урочище Старая Оредеж; 2 – д. Чикино; 3 – урочище Орлинка; 4 – гп Вырица; 5 – д. Красницы; 6 – д. Моровино. 8 Северо-Западный федеральный округ. Ленинградская область. Географическая основа. М 1:1 000 000. URL: https://vsegei.ru/ru/info/gisatlas/szfo/leningradskaya_obl/topo.jpg Вооды высоккодебитных источ чниковна территоррии комп плексного памятни ика природы ы «Истоки и реки Орредеж в урочище у Донцо» Д отличаютсся прозраачной вод дой с повыш шенным содержан с нием радона (рисс. 1.24), крайне к ни изкой му утностью и цветносттью, повы ышенной й общей жесткосттью, чтоо отличаеет подзем мные вод ды Ордовиккского плато п отт вод Главного Г девонсккого пооля (см. Протоколлы лаборатоорных иссследовани ий родникков Ленинградской й области и9). Эти особеннос о сти присущи и и водам Кюрлевсского карььера (рис.. 1.25). Рис. 1.24. Карстовый й источник около усад дьбы Пятаяя Гора в уррочище Дон нцо 10 (фото О. О Плаксинаа) . Измерение радиооактивности радиометтром (Rn) ((фото Н. А.. Бродской) Ри ис. 1.25. Кю юрлевский карьер к – оззеро Донцоо (фото Н. А А. Бродско ой) 9 Род дники Ленингррадской облассти. Электронн ный ресурс].UR RL: https://rodnikki.kp.ru/?yscliid=lesnzdiufvv848535998 (д дата обращен ния: 23.01.20223). 10 П Плаксин О. Роодники урочи ище Донцы у деревни Пяятая Гора // Святой С источчник. [Электр ронный ресуррс]. URL: https:///svyato.info/111832-rodnikii-urochische-ddoncy-u-derev vni-pyataya-goora.html?yscliid=leshu09ozu u582057657 (да( та обращени ия: 23.01.20233). Оссобенносттью гидррологического реежима реки р Орредеж яввляется ее небольш шая глуб бина и достаточно выссокая сккорость теченияя, поэтом му значителльная частть загрязн няющих веществ в не н накаплливается на дне, а сноситсяя в Лугу и далее в Балтийсское морре. Это подтверж ждается ххарактеро ом донны ых х кого состаава воды вниз в по теечению. отложений и измеенением химическ В верховьях в х Оредеж ж – типичн ная карсто овая рекаа с зарегуллированн ным стокоом. Для таки их рек харрактерен более ни изкий по сравнению с ю с обыччными рекками стокк в период весеннего в о половод дья и поввышеннаяя водностть зимнегго и летн не-осеннеего периодовв. Первые 2,5 км от истокка Оредеж ж даже зимой з не замерзаеет. По меере уменьшеения степ пени закаарстованн ности басссейна рааспределеение стокка Оредеж жа меняетсяя. Если у деревни Даймище Д е доля вессеннего сттока реки и составляяет всего 36 % от год дового, тоо у поселкка Вырица она увеличиваеттся уже доо 42,5 %, а еще ниж же по течен нию, у деревни д М Моровино о, она сттановитсяя такой ж же, как у соседн ней некарстоовой реки и 52,5 %, (рис.1.26) ( ). Р 1.26. Внутригодо Рис. В овое распрееделение сллоя стока рр. Оредеж111 нии рекки был построен касккад В 1948 году в верхнем течен нций: Дай ймищенсккая, Рожд дественская, Сиверрская, Бел логорскаяя с гидроэлеектростан образоваанием неб больших водохран нилищ. В районе базы б пракктики сто ок р.Оредееж зарегули ирован пллотиной выше в по течению т в дер.Чиккино, откууда осущ ществляюттся попуски воды. 11 htttp://www.nordd-westwater.ru/uplooad/skiovo/lugga_132/skiovoo_luga_132_bbook_1.pdf?yssclid=leue0ghhknk9384983553 В маловодные годы некоторые отдельные участки Оредежа и его притоков перемерзают. К ним относятся верховье Оредежа, Старый Оредеж, Черная Речка.Водный режим р. Оредеж характеризуется весенним половодьем и сравнительно устойчивой, но довольно высокой летне-осенней и зимней меженью, что объясняется обильным грунтовым питанием из ключей карстовых вод Ижорского плато. Наличие водохранилищ значительно искажает водный режим, спад весеннего половодья плавно переходит в летне-осеннюю межень (рис. 1.27).Среднегодовые расходы по верхнему и нижнему створам резко различаются, (рис. 1.28). 3 Совмещённые гидрографы стока реки Оредеж за 2003 год Q, м /с 25 20 15 10 5 0 I II III IV V VI Большое Заречье VII IIX IX Чикино Вырица X XI XII Рис. 1.27. Внутригодовоераспределение ежедневных расходов реки Оредеж по створам. 3 Q, м /с 25 20 15 10 5 0 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Б.Заречье Моровино Рис. 1.28. Среднегодовые расходы воды в створах Большое Заречье и Моровино за период с 1998-2007 В таблице 1.3 и на рис. 1.23 приведены действующие гидропосты на р.Оредеж. Таблица1.3 Действующие гидрологические посты на реке Оредеж и их основные гидрографические характеристики Код поста Наименование, абс. высота, м Дата открытия Расстояние от истока,км Расстояние Площадь от устья, водосбора км км² 72590 р. Старая Оредеж – д. Большое 18.06.1956 Заречье 1 1 331 72584 р. Оредеж – д. Заречье, 101.06 м Большое 18.06.1950 6 186 331 72585 р. Оредеж – д. Чикино, 91.11 м 01.04.1952 15 177 453 72592 р. Орлинка – уроч. Орлинка 09.02.1954 10 2 206 72594 р. Суйда- д. Красницы 72585 р. Оредеж – гп Вырица, 50.85 м 72589 р.Оредеж- д.Моровино 41 04.08.1935 464 68 124 920 156 36 3060 В верхнем течении река протекает в низменных болотах (заболоченность составляет 5% в створе Б.Заречье и 12 % в створе Моровино), в нижнем течении, протекая по древней речной долине, образует озеровидные расширения: озера Антоново, Дорогань и Хвойлово. На водоразделе рек Оредеж и Тосна расположено Глебовское болото, болотный массив протяженностью 20 – 22 км в меридиональном направлении. Его ширина достигает 5-7 км. На болоте расположено 5 озер, в том числе озеро Черное, площадью 600 га. Из болота вытекают 7 ручьев, впадающих в реку Оредеж. Озерность в верхнем створе составляет 2 %, а в Моровино - < 1 %. Залесенность также меняется по течению реки, так, для верхнего створа она составляет 38 %, а для Моровино 66 %12. Гидрологический створ Большое Заречье расположен в верховьях реки, а Моровино расположено вблизи устья реки. Схематично эти гидрологические створы можно увидеть на рис. 1.23 (см. выше). 12 Приложение 2 к Схеме комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО) бассейна реки Луга и рек бассейна Финского залива от северной границы бассейна реки Луги до южной границы бассейна реки Невы, утвержденной приказом Невско-Ладожского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов от « 07 » октября 2015 г. № 132. URL: http://www.nord-westwater.ru/upload/skiovo/luga_132/skiovo_luga_132_pril_2_sv_volume.pdf?ysclid=lg51wyaihg622882611. Итак, гидрологический режим является одним из факторов, определяющих экологическое состояние реки, и всякое его изменение носит негативный характер. Это негативное влияние проявляется: - в чрезмерном затоплении низменных участков реки; - в неестественном повышении уровня при сбросе вод из водохранилищ, что приводит к эрозии береговой зоны, особенно коренных крутых берегов, к обрушению их, а они зачастую вплотную заселены; - искусственный режим отражается на биоте, из-за подпертого режима происходит затопление поймы, а так как на ней создаются хорошие условия для развития растений, происходит бурное развитие водорослей, что способствует эвтрофикации и увеличению зарастания русла реки. Вода р.Оредеж радиоактивна и целительна, по химическому составу относится к гидрокарбонатному классу (группа кальция), слабощелочная. 1.4Гидрогеологические условия Исследуемая территория относится к северо-западной части Ленинградского артезианского бассейна II порядка, который в свою очередь входит в состав Среднерусского артезианского бассейна I порядка Восточно-Европейской артезианской области13. Закономерное чередование в разрезе артезианского бассейна водопроницаемых и водоупорных пород предопределило формирование пространственно выдержанных водоносных горизонтов и комплексов (см. рис. 1.29).Региональным базисом эрозии для Ленинградского артезианского бассейна является Финский залив, уровень которого можно принимать в качестве приблизительной нижней границы зоны свободного водообмена (пресных вод). Нижняя граница распространения пресных подземных вод в Ленинградской области находится на глубине 100-200 м, увеличиваясь до 300 и более метров на участках развития хорошо проницаемых пород (возвышенные участки на Карельском перешейке, юго-западная часть области) и сокращаясь до 0-50 м в долине реки Волхов, на Предглинтовой и Приневской низменностях. 13 Схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Луга и рек бассейна Финского залива от границы бассейна реки Луга до южной границы бассейна реки Нева, утвержденной приказом Невско-Ладожского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов от “ 07» октября 2015 г. № 132. URL: https://nord-west-water.ru/activities/ndv/luga-33514/?ysclid=lg526nt0yw496353114. Рис. 1.29 Гидрогеологическая стратификация дочетвертичных образований центральной части Ленинградского артезианского бассейна Наличие в разрезе хорошо проницаемых отложений и избыточное увлажнение определило формирование нескольких водоносных горизонтов на территории исследований. При решении гидрогеологических и гидрологических задач наибольший интерес представляет самая верхняя часть разреза: зона аэрации (с возможным формированием «верховодки»); грунтовый водоносный горизонт в старооскольских песчаниках; региональный относительный водоупор, сложенный наровскими глинами и мергелями с прослоями водонасыщенных песков, а также напорный водоносный комплекс нижне- и среднеордовикских карбонатных пород. Нижние напорные водоносные горизонты кембро-ордовикский, ломоносовский и нижнекотлинский (гдовский) нами не исследуются подробно, в этой связи приведем краткую их характеристику. Нижнекотлинский (гдовский) высоконапорный горизонт залегает на глубине 190–200 м и перекрыт мощной водоупорной толщей котлинских глин, хорошо изолирован от вышележащих водоносных горизонтов. Минерализация вод превышает 8 г/дм3,что делает их непригодными для питьевого водоснабжения. Выше залегает ломоносовский напорный водоносный горизонт, также перекрытый толщей глин. Горизонт на исследуемой территории не эксплуатируется из-за слабой водообильности и повышенной минерализации – 2–5 г/дм3. Выше по разрезу кембро-ордовикский водоносный горизонт содержит слабонапорные пресные воды, в его кровле залегает слой диктионемовых сланцев, являющийся относительным водоупором. Кембро-ордовикский водоносный горизонт распространен к юго-востоку от Балтийско-Ладожского уступа (глинта). В пределах узкой полосы вдоль глинта он залегает под четвертичными отложениями на глубине 1–10 м, на остальной территории перекрыт отложениями ордовика, где глубина его залегания увеличивается в юго-восточном направлении от 10 до 400 м. Подстилается водоносный комплекс глинами лонтоваского водоупорного горизонта. Водовмещающие породы - пески и слабосцементированные песчаники с маломощными прослоями глин и алевролитов. Мощность водоносного горизонта увеличивается в юго-восточном направлении и составляет 2–60 м. Коллекторские свойства пласта характеризуются водопроводимостью 50–300 м²/сут, зависящей от мощности пласта. Глубже воды напорные и высоконапорные. Безнапорные и слабонапорные воды встречаются лишь в узкой приглинтовой полосе. Величина напора изменяется от первых метров до 340 м (у южной границы Ленинградской области). Уровни подземных вод устанавливаются на глубинах 0,7–26 м. Формирование подземных вод происходит за счет их перетекания из ордовикского водоносного комплекса, разгрузка в сторону регионального погружения. Этот горизонт студенты встречают в маршрутах по рекам Саблинке и Тосне в виде безнапорной разгрузки по кровле синих глин (Є1ln). На водозаборе г. Тосно при среднемноголетнем водоотборе 4,8 тыс.м³/сут снижение уровня достигло 24 м. Как источник водоснабжения кембро- ордовикский ВГ наибольшее значение имеет в приглинтовой полосе, особенно в северной части Волховского плато, где вышележащие ордовикские известняки в значительной мере дренированы. Кембро-ордовикский водоносный горизонт содержит гидрокарбонатные кальциевые воды с минерализацией 0,2-0,5 г/дм³. По химическим, бактериологическим и органолептическим показателям подземные воды в основном соответствуют требованиям СанПиН 2.1.3684-21. Отмечено несколько повышенное природное содержание брома, бария и марганца. Ордовикский водоносный горизонт (O1-2). Водовмещающие породы представлены трещиноватыми известняками и доломитами, водопроводимость которых весьма неоднородна, обычно выше 500 м2/сут, достигая величины 7000-10000 м2/сут в зонах проявления карста. Коэффициент фильтрации в таких зонах составляет сотни метров в сутки. Воды напорно-безнапорные. Область питания находится на Ижорской возвышенности, где ордовикские породы выходят под четвертичные отложения. Разгрузка горизонта осуществляется по периметру Ижорского плато в виде многочисленных родников с дебитом, достигающим 300 л/с. Региональной областью разгрузки является уступ глинта. Многим рекам дают начало родники (Оредеж, Ижора, Стрелка, Лопухинка, Дудергофка), часть родников приурочена к зонам погружения ордовикских отложений под девонские пески и песчаники. От других водоносных горизонтов воды отличаются химическим составом. По преобладающим компонентам воды гидрокарбонатные кальциевые, жесткие, жесткость частично устраняется при кипячении. Этот горизонт используется для водоснабжения поселка Батово и д. Даймище, а также базы практики РГГМУ. Дебит скважины в пос. Батово 345 м3/сут. Общая жесткость около 6 мг-экв/дм3. Воды пресные, пригодные к использованию в питьевых целях, довольно высокой жесткости, которая хотя и не превышает ПДК (7 мг-экв/дм3), но создает проблемы при кипячении и ухудшает органолептические свойства воды. Источниками загрязнения являются дефектные канализационные коллекторы, птицефабрики, фермы, свинофермы, пахотные угодья, куда вносятся минеральные и органические удобрения, несоблюдение организации зон санитарной охраны водозаборов. Вокруг этих объектов сформировались ореолы некондиционных подземных вод (бактериологическое загрязнение и повышенное содержание нитратов). На отдельных участках Ижорской возвышенности установлено, что по качеству подземные воды отвечают требованиям, предъявляемым к экологически чистым под- земным питьевым водам. Это участки, расположенные вне селитебных зон, а также в той части горизонта, где он залегает под девонскими отложениями. По мере погружения водоносного горизонта под девонские отложения трещиноватость карбонатных пород уменьшается. На юге территории она сохранилась лишь в верхней части толщи (раквереский горизонт) мощностью до 22 м, коэффициент водопроводимости здесь не превышает 100 м²/сут. Ниже породы ордовика монолитны и могут считаться водоупорными. Величина напора увеличивается в юго-восточном направлении от 2 до 190 м. Основной подземный водораздел на Ижорском плато проходит от его центра на юго-восток между реками Оредеж – Луга. Глубина залегания уровня изменяется от 1 до 30 м. Движение потока подземных вод на территории плато происходит от его центральной части к периферии. В юго-восточной части территории, где ордовикский водоносный горизонт погружается под среднедевонские образования, подземные воды приобретают напор до 40 м.В режиме уровня выявляются два максимума - весенний и осенний.Воды комплекса имеют большое практическое значение. На территории комплекса имеется много артезианских скважин. По степени водообеспеченности Ордовикское плато является одним из наиболее благоприятных районов Ленинградской области. Этот горизонт используется для водоснабжения базы практики и деревни Даймище. Общие потенциальные водные ресурсы водоносной системы Ижорского месторождения оцениваются в 700 тыс.м3/год14. Некоторые данные бурения гидрогеологических скважин на базе практики РГГМУ и в районе по состоянию на 1997 г. представлены на рис. 1.30. 14 Водные ресурсы России и их использование. Под ред. проф. И. А. Шикломанова.СПб.: Государственный гидрологический институт, 2008. 600 с.; Михайлов Л. Е., Бродская Н. А. Гидрогеология. Учебник. СПб: Изд-во РГГМУ, 2003. 410 с. Рис. 1.30. Данные буурения и иззучения раззреза опытн ных скважи ин района практики: п f-gQIII– верхнечетввертичные ледниковы ые отложен ния, D2st–сттарооскольсские (нынее арукюлаские) срреднедевон нские красн ноцветные песчаники и, D2nr–нароовскиепесттроцветныее мергели и глины с прослоями и песчаникков, О1-2– нерасчленен н нные ордоввикские изввестняки, доломиты д и мергели, v-УГВ и УНВ У – уровн ни грунтоввых и напор рных вод соответствеенно, справва от колонок – глубинаа залегания контакта разновозра р стных пороод. й водоноссный гор ризонт ср реднего девона д (D D2nr) вскр рыт на гллуНааровский бине окооло 20 м. Горизон нт в региоональном плане яввляется оттносителььным вод доупором(И Игнатови ич, 1948),, но на изучаемой и й территоории являяется слаабоводоноосным, нап порным, вскрыт самоизлив с вающими ися гидроогеологичческими скважинам с ми на терри итории баазы практтики. При и длителььной откаачке из гррунтового о горизон нта наблюдаается переетекание из этого горизонтта, которрое фикси ируется понижени п ем температтуры и гаазировани ием воды.. Мощноссть горизоонта измееняется отт 5 до 30 м. Статичесский уроввень устанавливается на оттметках окколо +1 м выше поверхнос п сти земли. з серроводород да. При выв Воода прозрачная, с привкусоом железаа, имеет запах ходе на поверхно п юдается выпадени в е гидрооккислов жеелеза в ви иде оранж жесть наблю вого хлоопьевидноого осадка. Темперратура во оды 6 – 7оC. Дебитт самоизл лива состаав3 ляет околло 1 м /суут. (рис. 1.31). 1 Ри ис. 1.31. Саамоизливаю ющаяся сквважина наро овского водоносного горизонта (D2nr), фотто (Б Бродской Н.А.) Н д Д Даймище некоторы ые скважи ины прой йдены имеенно на этту глубин ну, В деревне поэтому вода имееет привккус железза, с обраазованием м железисстой плен нки при ото ии. Это уххудшает качество питьевой й воды. Глубже Г сккважины вскрываю ют стаивани напорны ые воды ордовикск о ких отлож жений. Вода хорошего питтьевого качества, к но повышен нной жестткости. Гр рунтовый й водоноссный гор ризонт - первый от о поверххности зеемли посттоянно дей йствующи ий водон носный гооризонт в верхнем м течении и реки Оредеж прриурочен к арукюлласким пеесчаным отложени иям средн него девоона (D2arr). Являеттся безнапоррным, преесным. Заалегает наа глубинее от 2 до 3 м на террритории и базы праактики. В д. Дай ймище гооризонт вскрыт колодцам ми на гллубине от о 3 до 5 м.Краснооцветная толща, сложенн ная хоро ошо вод допроницаемыми породам ми, представвляет соб бой огром мный водн ный коллеектор, рис. 1.30. Воодообильн ность аруукюласкоого гориззонта, в целом,ззначителььная, деб бит скважин преимущ щественноо 3 - 10 л//с, местам ми менее 3 л/с. Воды пресные, умеренно жесткие, гидрокарбонатные магниевокальциевые, местами с повышенным содержанием железа. Имеются железистые источники у поселка Батово. Режим подземных вод горизонта изучался при проведении инженерногеологических съемок в Гатчинском, Ломоносовском и Тосненском районах Ленинградской области. Амплитуда колебания уровней подземных вод в течение года изменялась от 0,4-0,5 до 1-2 мв зависимости от глубины залегания подземных вод и их характера. Воды горизонта являются источником хозяйственного водоснабжения населенных пунктов. По берегам реки горизонт имеет естественную разгрузку в р. Оредеж в виде пластового высачивания при вскрытии разреза в бортах долины реки (рис. 1.32). Рис. 1.32. Пластовое высачивание грунтовых вод (фото Н.А. Бродской) Тип коллектора поровый. Абсолютные отметки уровня колеблются от 90 до 100 м. Коэффициенты фильтрации от 0,76 до 1,34 м/сут. Дебиты родников от 1,7 м3/сут (правый берег р. Оредеж) до 13 м3/сут (левый берег р. Оредеж). В ходе маршрутов исследуются не только естественные выходы, но и каптированные колодцы в деревне, расположенные на правом и левом берегах р. Оредеж. Родники малодебитные, используется населением в питьевых и хозяйственных целях. Вода без вкуса, без запаха, прозрачная, по химическому составу гидрокарбонатная, сульфатно-гидрокарбонатная, различного катионного состава. По pH от слабощелочной до слабокислой (6,2–7,5), минерализация варьирует от 0,180 до 0,963 г/дм3. Температура воды составляет от 9 до 11℃. За последний, 10-летний ряд наблюдений, этот горизонт подвергается загрязнению с поверхности и население переходит на скважинное водоснабжение из нижележащих наровского и ордовикского водоносных горизонтов. В четвертичных отложениях fQIII, на линзах глинистой морены gQIII и в аллювиальных отложениях aQIV залегает «верховодка», временно существующий водоносный горизонт, зависящий от количества выпадающих атмосферных осадков, рис. 1.7, табл.1.2. На исследуемой территории имеет локальное распространение, используется населением в качестве пожарных водоемов. Флювиогляциальные отложения представлены песками тонко- и разнозернистыми, однородными или с включением гравия, гальки и валунов, на отдельных участках содержат гравийно-галечниковые слои, местами линзы супесей и суглинков. Мощность флювиогляциальных отложений изменяется от 0,5 до 15 м и более. Водовмещающими породами являются пески различного гранулометрического состава. В частности на территории д. Даймище этот горизонт образует небольшие водоемы, пересыхающие в жаркое лето. На севере территории деревни образуется заболоченность, и вода сохраняется даже в засушливое лето. Здесь нами вскрыта при ручном бурении голубоватая моренная глина, впрочем, небольшой мощности. При углублении пожарного водоема в деревне линза глин была прорвана, и водоем исчез. Это говорит о том, что моренные глины развиты локально на террасах реки Оредеж, в болотных массивах более широко развиты. Таким образом, на территории исследований в разрезе выделяются четыре основных водоносных горизонта, имеющих различной степени гидравлическую взаимосвязь. Именно эти водоносные горизонты играют важную роль в формировании стоковой оболочки с исследуемой нами территории ЛужскоОредежскогобассейна, а с Ордовикским горизонтом связаны основные водные ресурсы Ижорского плато. Грунтовый горизонт используется локально и, в основном в хозяйственных целях, т.к. он не защищен от загрязнений, поступающих с поверхности земли при инфильтрации атмосферных осадков. 2. ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ТЕРРИТОРИИ Гидрогеологическое картирование участка проведения учебной практики является одним из направлений исследований особенностей строения и функционирования стоковой оболочки на территории водосбора р. Оредеж(см. рис 1.1, 1.13).Данное направление исследований является комплексным по разнообразию решаемых задач и видам полевых работ. Первоочередными задачами картирования являются изучение характера залегания и распространения основных геолого-гидрогеологических структурных единиц, их параметров состояния, а также особенностей питания, фильтрации и разгрузки подземных вод различных горизонтов и их взаимосвязи с поверхностными водотоками и между собой. Как правило, в процессе проведения гидрогеологического картирования территории комплекс полевых работ включает геологогидрогеологическую маршрутную съемку, площадные наземные исследования различными методами, бурение гидрогеологических скважин, гидродинамическое опробование колодцев, вскрывающих верхний водоносный горизонт, поверхностных и подземных вод на сокращённый химический анализ, гидрогеологическое обследование всех водопунктов (колодцев, шурфов, скважин). В процессе проведения учебной практики гидрогеологическое картирование осуществляется в масштабе 1:4000, основано на маршрутном обследовании территории, Приложение 1. Полевое изучение горных пород верхней части гидрогеологического разреза и особенностей строения р. Оредеж, гидрогеологическое описание водопунктов, а такжеанализ геологического строения территории учитывает результаты опытного фильтрационного опробования грунтового водоносного горизонта старооскольских песков и песчаников. Целевое назначение гидрогеологической съёмки (ГГС) – создание картографической основы для решения федеральных и региональных задач по изучению, оценке состояния и управлению государственным фондом недр в части ресурсной базы подземных вод и её использование, осуществления государственного мониторинга состояния недр и других видов геологоразведочных работ15. Основные задачи: 15 Гидрогеологическая и инженерно-геологическая съёмки. Общие сведения / Информационный сайт о состоянии недр Российской Федерации. [Электронный ресурс].URL: https://geomonitoring.ru/ig_about.html (дата обращения: 11.02.2023) уточнение возраста, границ и площадей развития стратифицированных и нестратифицированных гидрогеологических подразделений, уточнение и выделение границ артезианских бассейнов, гидрогеологических массивов; уточнение и выявление закономерностей размещения и формирования подземных вод в различных геолого-гидрогеологических условиях; уточнение условий формирования подземных вод по количественным и качественным показателям и их изменение под влиянием природных и техногенных факторов; отражение условий взаимосвязи подземных вод с атмосферой и поверхностными водами; оценка гидродинамического и гидрохимического состояния подземных вод по количественным и качественным показателям; оценка характера и степени защищённости основных водоносных горизонтов, эколого-гидрогеологических условий, природных и техногенных опасных процессов изучаемых территорий; оценка ресурсного потенциала и прогнозных ресурсов питьевых, технических, минеральных, подземных вод в целях их охраны и рационального использования в социальных и технико-экономических сферах; выделение перспективных площадей для постановки поисковых работ на подземные воды; В комплект обязательных карт ГГК входят гидрогеологическая карта (ГГК), в том числе гидрогеологическая карта дочетвертичных образований (ГГКДЧО); гидрохимическая карта (ГХК); карта защищённости подземных вод основных водоносных горизонтов от загрязнения (КЗПВ); карта ресурсного потенциала и прогнозных ресурсов подземных вод категории; карта использования подземных вод(КИПВ). Карты подземного стока позволяют определять следующие параметры, связанные с комплексным использованием и охраной водных ресурсов16: — естественные ресурсы пресных подземных вод для оценки и прогноза перспектив их исследования в отдельных регионах; — величина питания подземных вод при региональных оценках их эксплуатационных ресурсов; 16 Водные ресурсы России и их использование / под редакцией проф. И. А. Шикломанова. СПб.: ГГИ, 2008. 600 с. URL: http://www.hydrology.ru/sites/default/files/Books/vodnye_resursy_rossii_pod_red_shiklomanova.pdf. — величина подземной составляющей речного стока, как наиболее устойчивая часть ресурсов поверхностных вод, с целью прогноза возможных изменений речного стока под влиянием интенсификации отбора подземных вод; — величина подземного стока, как элемента водного баланса при перспективном планировании комплексного использования и охраны водных ресурсов отдельных регионов. На основе съемки проводится гидрогеологическое районирование – выделение территорий, наиболее перспективных для водоснабжения, малоперспективных и непосредственных районов.мировой гидрогеологической карты масштаба 1:2500000. 2.1. Маршрутное обследование территории При проведении маршрутного обследования территории заранее выбирается маршрут иставится цель: выявить естественные выходы подземных вод, произвести диагностику их органолептических свойств, исследовать строение верхней части разреза методом ручного бурения буром «Геолог», обследовать водопункты в д. Даймище с их привязкой на карте масштаба 1:4000 и инструментальной привязкой к имеющимся реперам. Состояние родников и колодцев описывается в анкетах, с учетом опроса населения. Приложение 1. При описании водотоков и водоёмов производятся: глазомерная съемка речной долины, притоков (ручьев) реки Оредеж, характеристика течений, ориентировочная оценка расхода водотока, а также описание надводной и подводной растительности (гидрологические и гидробиологические факторы). Все маршрутные наблюдения сопровождаются изучением свойств и качества и замерами температуры подземных и поверхностных вод, отбором представительных проб воды и горных пород, измерением необходимых гидродинамических параметров, инструментальной привязкой водопунктов и нанесением их на карту, Приложения 2, табл. 2.1-2.3. Геоморфологическое изучение территории при маршрутных исследованиях дополняется комплексом геологических и гидрогеологических наблюдений. Задачи геологического обследования можно сформулировать следующим образом: - уточнение строения верхней части геологического разреза территории с выделением плановых и профильных границ распространения стратиграфических горизонтов и отдельных литолого-фациальных толщ; -определение параметров залегания и состава отдельных горизонтов, а также физико-механических и литологических свойств горных пород разреза: трещиноватости, пористости, плотности, выветрелости, кавернозности, гранулометрического состава, влагоемкости; -выявление участков с максимальной интенсивностью проявления экзогенных геологических процессов (в том числе, техногенных) – карстовых, суффозионных, эрозионных и др.; - привязка гидрогеологических структурных единиц к выделенным литолого-стратиграфическим толщам. При описании пород разреза на точках маршрутного обследования производится бурение буром «Геолог» и расчистка склонов, проходка закопушек (углублений ниже зоны распространения почвенно-растительного слоя), мелких шурфов и канав, а также максимальное использование естественной обнаженности разреза в отрицательных формах рельефа (речных долин, оврагов, промоин, карьеров, колодцев). Особое внимание уделяется разнообразным инородным минеральным и органическим включениям, конкрециям, составу цемента или заполнителя, характеру прожилков и др. Рассмотрим некоторые общие принципы описания. Во-первых, как уже отмечалось ранее, на территории прохождения учебной практики в верхней части разреза распространены исключительно осадочные горные породы различного генезиса, образовавшиеся в результате эрозии (денудации) и аккумуляции продуктов разрушениямагматических и метаморфических пород, привнесенных на северо-западную окраину Русской платформы со Скандинавского массива архейско-протерозойского возраста, а также отложения морены. Классификации обломочных горных пород основаны на размере и форме слагающих их минеральных зерен с учетом характера их цементации. Во-вторых, определение цвета горных пород, зависящего от состава минералов, цемента и примесей, необходимо производить при дневном свете во влажном и сухом состоянии. Все пункты обследования наносятся на схематическую карту территории масштаба 1:4000. В описании строения долины реки Оредежнеобходимо выделить: - симметричность или асимметричность берегов; - размеры пойменной террасы; - наличие надпойменных террас; -формирование старицы; -изменение уклонов русла; -состав аллювиальных отложений; - залесенность берегов; - наличие водной растительности; - температуру воды на момент маршрутов. 2.2. Обследование водопунктов, составление гидродинамической схемы и расчет подземного стока в рекуОредеж Объектами собственно гидрогеологических исследований являются различные водопункты и водопроявления: родники, зоны высачивания, колодцы, скважины, шурфы, пруды-отстойники и накопители. Их описание производится по определённым формам анкет, которые заполняются в процессе маршрутных исследований и в полевых дневниках. При описании гидрогеологических скважин и колодцев обязательно указывается их глубина и конструкция (при наличии сведений бурения), а также определяется абсолютная отметка залегания зеркала грунтовых вод. При описании скважин – их принадлежность к определённому горизонту, наличие гидроокислов железа, запах, прозрачность и температура воды. Таким образом, на территории выделяются по описанным свойствам четыре водоносных горизонта. Верховодка вскрывается в моренных отложениях на севере территории д. Даймище, где происходит заболачивание и образование небольших водоемов,грунтовые воды D2ar – в виде пластового высачивания по берегу реки Оредеж и в колодцах д.Даймище, наровский горизонт D2nr – в самоизливающихся гидрогеологических скважинах на территории базы с запахом сероводорода и выпадением гидроокислов железа, ордовикский горизонт– в скважинах питьевого назначения базы РГГМУ и п. Батово. Вода набирается в рот и выдерживается несколько секунд, не проглатывается. Различают воду горькую, солёную, кислую и сладкую с рыбным, железистым, хлорным и другими вкусами, определяется наличие привкуса. Поодземные воды моогут иметть различный запаах, в осноовном заввисящий от состава растворён р нных газов или растворён р ных веществ, имееющих со обственны ый запах: сеероводороода, гуми иновых ки ислот и др. д Наибоолее распрространен ны следуующие запаахи: болоттный, серроводород дный, зем млистый, кислый, ззатхлый. При аналлизе, кромее типа заапаха, опрределяетсся и его интенсивн и ность: очеень слабы ый, слабы ый, заметный й, отчётлливый, очень сильн ный. Кроме этого горизонтты разли ичаются по темпераатуре. Оттбор проб б воды на гидрохим мический й анализ производи п ится в бу утыли ёмккостью 1,00 – 2,0 л.. Перед отбором о п проб воды бутыли и тщателльно пром мываютсяя и ополаски иваются водой в из водопунккта не меенее трёхх раз. Изм меряются параметрры воды неп посредстввенно на точке отб бора проб б полевым ми портаттивными приборам ми (pH, Eh, минерали изация и др), и вод дным тер рмометром м, рис. 2.1. Данны ые заносяттся цу. в своднуую таблиц Ри ис. 2.1. Изм мерение парраметров вооды прибор рами и тем мпературы вводным тер рмометром мв х ходе маршр рута. 2.3. Камеральная обработка результатов Выделяют два вида камеральной обработки результатов: предварительная– ежедневная и окончательная – после завершения полевых работ. На этапе предварительного анализа результатов в камеральных условиях на чистых бланках карт наносятся пройденные в течение дня маршруты и профили, точки наблюдений и местоположение точек отбора проб, одновременно составляются следующие каталоги: колодцев, родников, скважин с данными замеров глубины до воды и их абсолютных отметок, проб воды, полевая коллекция горных пород. В камеральный период по завершении полевых исследований выполняются следующие виды работ: 1. Составляется карта фактического материала (Приложение 1). 2. Составляется геолого-гидрогеологическаякартаучастка маршрутного обследования с нанесенными на нее данными съемки других бригад. На данной карте, кроме границ распространения горизонтов отдельных литолого-фациальных слоев, приводятся результаты обследования водопунктов, в том числе уровней поверхности подземных вод(Приложение 2). 3. Строится гидродинамическая схема всей территории съемки. 4. Составляютсягеолого-гидрогеологические разрезы территории с учетом данных бурения скважин полигона и результатов изучения речной долины по выбранному профилю. 5. Заполняются бригадные журналы и каталоги. 6. Формируетсяколлекция образцов горных пород и проб воды. 7. Заполняютсяиндивидуальные полевые дневники прохождения практики. Приведенный перечень представленных материалов свидетельствует, что геолого-гидрогеологическая съемка является основным видом полевых работ учебной практики, а анализ результатов требует максимального использования данных изучения зоны аэрации и опытно-фильтрационных работ. 3. ИЗУЧЕНИЕ ЗОНЫ АЭРАЦИИ НАЛИВОМ ВОДЫ В ШУРФ 3.1. Залегание и распространение подземных вод в зоне аэрации Классификация скоплений подземных вод позволяет наметить основные особенности залегания и распределения вод в подземной гидросфере. По фазовоагрегатному состоянию воды в верхней части подземной гидросферы выделяются зоны аэрации и насыщения17. Подземные воды зоны аэрации. В зоне аэрации по влагообмену выделяются: пояс почвенной влаги, промежуточный пояс и пояс капиллярной каймы. Пояс почвенной влаги имеет непосредственную связь с атмосферой и расположен в почвенном слое. В зависимости от типа почв, географического положения района, его климатических условий мощность почвенного слоя изменяется от нескольких сантиметров до 1,5 м и более. По цвету, структуре почвы, ее плотности в почвенном слое выделяются горизонты: перегнойно-гумусовый (a1); элювиальный, или горизонтвымывания (a2); иллювиальный, или горизонт вмывания (b) ипочвообразующий (c), сложенный материнской горной породой. Мощность этих горизонтов для различных почв разная (а1= 0,2 0,7 м; а2= 0,2 0,3 м; b = 0,2 0,7 м; c зависит от происхождения почвообразующей горной породы, ее состава, структуры и др.). В почвах, как и в горных породах, содержитсяпрочно- и рыхлосвязанная,капиллярная и гравитационная вода. Гравитационная вода разделяется на временную и постоянную.Временная вода в почвах образуется в период инфильтрации атмосферных осадков, снеготаяния, полива почв при относительно глубоком залегании грунтовых вод. Постоянная вода распространена в болотных и илистых почвах при близком залегании грунтовых вод от поверхности земли. В питании растений главное значение имеет гравитационная и, в основном, капиллярная вода. Рыхлосвязанная вода плохо усваивается растениями. Прочносвязанная не усваивается ими совсем, так как прочно связана с почвенными частицами молекулярными силами, значительно превосходящими силу всасывания влаги корневой системой растений, (1—2)105 Па. Почвенные гравитационные и капиллярные воды обладают специфическими чертами, основными из которых являются следующие: - области питания и распространения совпадают; 17 Михайлов Л. Е., Бродская Н. А. Гидрогеология: учебник. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2003. 410 с. - находятся в полной зависимости от метеорологических условий, в связи с чем характеризуются - резкими и значительными по амплитуде колебаниями температуры (500С и более), которые носят суточный и сезонный характер; - их движение происходит преимущественно в вертикальном направлении (нисходящее), безнапорное, ламинарное, подчиняется закону Дарси; - участвуют в общем круговороте воды в природе; - в болотных и торфянистых почвах имеют застойный режим; - обладают своеобразным химическим составом, высокой концентрацией кислот органического происхождения (гуминовая,фульвиновая), придающих воде желтый, желтоватый и даже черный и черно-бурый цвет. Почвенные воды оказывают большое влияние на формирование химического состава грунтовых вод. Это объясняется тем, что в почвах содержатся (в убывающем порядке): SiО2, Аl2О3, Fe2О3,К2О, Na2O,MgО, СаО; в карбонатных почвах много СаО, CО2; в засоленных – Сl-, SО42-, СаО, Na2O,MgО. При неглубоком залегании грунтовых вод почва избыточно увлажняется, в ней развиваются восстановительные процессы, начинается заболачивание. Испарение грунтовых вод в этом случае приводит к накоплению в почвах сульфидов Са,Mg, хлоридов Са и Mg,Na,Fe и P. При глубоком залегании грунтовых вод почвенные воды выносят в грунтовые водоносные горизонты различные соли, формируя тем самым химический состав грунтовых вод. Гравитационная вода в почве не образует водоносного горизонта. В связи с этим она не может перемещаться в горизонтальной плоскости под действием напорного градиента, а передвигается вертикально вниз под действием сил тяжести или под действием капиллярных сил в любых направлениях и поэтому не может создать «бокового внутрипочвенного стока». Промежуточный пояс располагается между почвенным слоем и капиллярной оболочкой. После впитывания атмосферной влаги почвенным слоем движение воды вниз продолжается даже при прекращении инфильтрационного питания. Движение влаги в промежуточном поясе может быть как нисходящим, так и восходящим. Наибольшая мощность промежуточного пояса (до нескольких десятков и даже сотен метров) наблюдается на водоразделах рек, особенно в горных областях. На поймах рек он может отсутствовать. Ухудшение условий водного питания с севера на юг приводит к возрастанию мощности промежуточного пояса от 02 м в зоне тундр до 2040 м в зоне степей. Основным типом подземных вод, наблюдающимся в промежуточном поясе, является верховодка. Верховодка образуется на линзах и выклинивающихся пластах водоупорных или слабопроницаемых пород в зоне аэрации за счет инфильтрации атмосферных и поверхностных вод (рис.3.1). Такие условия могут быть созданы залеганием размытых моренных образований среди флювиогляциальных песков или линз глинистых отложений среди аллювиальных наносов. Иногда причиной образования верховодки может служить наличие под почвенным слоем иллювиального горизонта, создающего местный водоупор прерывистого и ограниченного по площади распространения. Рис. 3.1. Схема залегания верховодки, грунтовых и напорных вод18 I – почвенные воды, II – верховодка, III – грунтовые воды, IV – межпластовые безнапорные воды, V- напорные артезианские воды; 1 – капиллярная кайма, 2 – уровень верховодки, 3 – уровень грунтовых вод, 4 – уровень межпластовых безнапорных вод, 5 – пьезометрический уровень напорных вод, 6 – величина напора в скважинах, 7 – водопроницаемые породы, 8 – слабоводопроницаемые и водонепроницаемые породы, 9 – водонепроницаемые породы, 10 – водонепроницаемые породы, 11 – родник. Образование верховодки обусловлено процессами инфильтрации атмосферных осадков, поверхностных вод и конденсацией водяных паров. Все эти процессы в различных климатических зонах происходят с разной интенсивностью и иногда создают довольно мощные скопления доброкачественной воды. Обычно же верховодка образуется в виде временного сравнительно маломощного водоносного горизонта, исчезающего в засушливые периоды и вновь образующегося в периоды интенсивного увлажнения. 18 Михайлов Л. Е., Бродская Н. А. Гидрогеология: учебник. СПб: Изд-во РГГМУ, 2003. 410 с. Мощность верховодки чаще равна 0,4 – 1,0 м, редко достигает 2 – 5 м. Она формируется главным образом в супесчано-суглинистых грунтах. Однородные легко проницаемые и невлагоемкие породы (например, крупнозернистые пески и трещиноватые скальные породы) весьма неблагоприятны для появления верховодки. На формирование верховодки существенное влияние оказывает рельеф местности. На крутых склонах, где осадки расходуются в основном на поверхностный сток и в незначительном количестве на инфильтрацию, верховодка отсутствует или существует весьма короткое время. На плоских водораздельных и степных пространствах с блюдцеобразными понижениями, а также на поверхности речных террас создаются благоприятные условия для формирования более устойчивой во времени верховодки, иногда с запасами, достаточными для сезонного хозяйственно-бытового водоснабжения, особенно весной и в летне-осеннее время, когда выпадает много осадков. На территориях городов и крупных промышленных площадках образованию верховодки способствуют также многочисленные понижения, ямы, старые котлованы, оставшиеся от прежних строительных работ и засыпанные отвалами строительного грунта. Отличительными признаками верховодки являются: - ограниченная площадь распространения, определяемая размерами водонепроницаемых линз; - резкие колебания уровня воды, состава и запасов ее в зависимости от климата района распространения верховодки; - отсутствие гидравлической связи с речными водами; - легкое загрязнение воды другими водами (почвенными, болотными, промышленными и др.); - непригодность в подавляющем большинстве своем для постоянного водоснабжения; - своеобразие динамики верховодки – она может участвовать в питании грунтовых вод и может быть полностью израсходована на испарение. Состав воды верховодки пестрый. На территории д Даймище верховодка встречается в виде небольших прудов, использующихся в качестве пожарных водоемов, но в жаркое лето они зачастую пересыхают. На севере деревни образуется заболоченность. Здесь в урезе воды студенты отбирают пробу глины с железистыми пятнами и гумусом. При углублении такого небольшого пруда, верховодка исчезла, глинистый слой был прорезан. По составу водав северных районах пресная или слабоминерализованная воды с повышенным содержанием органических веществ, железа, кремнекислоты. В южных районах, где имеет место интенсивное испарение, воды обычно минерализованные, различного состава. Специфическими особенностями характеризуется промежуточный пояс в районах развития закарстованных пород. Карстовые явления возникают при образовании различного рода пустот и связаны с растворением и частично размывом горных пород (известняков, доломитов, мела, гипса, калийной соли и др.) В зоне аэрации, сложенной закарстованными породами, происходит нисходящая периодическая циркуляция вод. После выпадения осадков или таяния снега в ней происходит движение воды вниз. Глубина нисходящего движения воды на слаборасчлененных возвышенных участках с равнинным рельефом составляет 30100 м, а в горных районах может достигать сотен метров, иногда более 1000 м. В пределах зоны нисходящей циркуляции могут образоваться подвешенные воды, скапливающиеся на участках развития местных водоупоров из некарстующихся или слабо карстующихся пород. В ходе маршрутных исследований встречены эрозионные пещеры в песчаниках D2ar. Воды капиллярной каймы располагаются непосредственно на поверхности грунтовых вод. Основными особенностями вод капиллярной каймы являются тесная гидравлическая связь с грунтовыми водами, непостоянство режима: колебания уровня, температуры и количества вод. Вследствие неоднородности пород, слагающих зону аэрации, фронт (верхняя граница) капиллярного смачивания располагается на разной высоте по отношению к уровню грунтовых вод. Верхняя граница капиллярного смачивания, как и высота капиллярного поднятия, испытывает в течение года довольно заметные колебания, вызванные воздействием атмосферных условий и изменением режима грунтовых вод. Наиболее четко влияние этих факторов отмечается в капиллярных водах, приуроченных к песчаным отложениям. Капиллярная кайма перемещается как вверх, так и вниз, отражая колебания уровня грунтовых вод. Например, во время снеготаяния и выпадения обильных дождей наблюдается подъем капиллярной каймы. В эти периоды, как только инфильтрующаяся сверху вода заполняет в капиллярной кайме все поры, ее избыток передается в зону насыщения. В результате повышается уровень грунтовых вод, что вызывает соответствующее перемещение вверх и капиллярной каймы. В засушливые периоды капиллярные воды интенсивно испаряются. Потери в капиллярной кайме влаги от испарения немедленно компенсируются поступлением вод, отсасываемых капиллярными силами из грунтового водоносного горизонта. Длительное испарение капиллярных вод приводит к «сработке», понижению уровня грунтовых вод, что вызывает и перемещение вниз капиллярной каймы. Самостоятельное значение вод капиллярной каймы сравнительно невелико в гумидных областях и повышается в аридных областях. Эти воды могут использоваться растениями для своей жизнедеятельности. С испарением капиллярных вод связано засоление почв и грунтов. Важную роль выполняет капиллярная кайма как регулятор распределения влаги в зоне аэрации. В ходе опытных наливов в шурф капиллярную кайму определяют по эпюре влажности. 3.2.Полевые опытно-фильтрационныеисследования методом налива воды в шурф Полевые работы дают более достоверные результаты определения параметров зоны аэрации, чем лабораторные исследования, приток или отток воды изучается в массиве горных пород с естественными условиями залегания и строения. Для изучения фильтрационных параметров зоны аэрации наиболее часто используются опытные наливы воды в шурфы. В основе этих опытов лежат замеры параметров стационарной фильтрации: расхода инфильтрации, площади сечения потока и гидростатического напора. Строгое решение профильной задачи вертикальной фильтрации из каналов, огражденного вертикальными непроницаемыми стенками, было получено Н. К. Гиринским. Путем сопоставления сетки движения для этого случая с соответствующей сеткой для сферической фильтрации из шурфа круглого сечения, построенной графическим способом, им найдена зависимость между фильтрационными расходами из канала и из шурфа, а также получена расчетная формула для коэффициента фильтрации коренных пород зоны аэрации. Способ Н. К. Гиринскогоприменяют для определения водопроницаемости мелкозернистых песков, супесей и суглинков. Технически он воспроизводитсячерез цилиндр диаметром от 30 до 50 см при постоянном уровне и до стабилизации расхода. Теоретически способ Гиринского более обоснован и точен, так как при обработке результатов опыта учитываются боковое растекание инфильтрационного потока, влияние капиллярных сил и защемленного воздуха. С этой целью отбира- ются пробы пород для определения пористости и объемной влажности пород для учета на этой основе влияния защемленного воздуха и бокового растекания путем введения в расчетную формулу поправочных коэффициентов. Предварительно выбирается место, не нарушенное ранее пройденными шурфами, на территории практики, ориентируются компасом границы шурфа с ю, проходится шурф 1–1,2 м3. Выполняются следующие виды работ: 1. На тщательно выравненной и зачищенной площадке шурфа устанавливается и осторожно вдавливается на возможную глубину (0,10 – 0,15) см металлическое кольцо (инфильтрометр), диаметром 40 см и высотой 40см. Деформация пород в контуре инфильтрометра не допустима. На дне зумпфа формируется буферный слой для предотвращения взмучивания, чтобы не допустить в процессе поступления воды в инфильтрометрразмыва площадки впитывания. Для фиксации уровня воды в кольце устанавливается рейка с делениями. 2. Перед началом налива производится отбор проб на гранулометрический анализ, на определение влажности в предварительно взвешенные бюксы, на определение объемного веса в режущие кольца, на определение коэффициента фильтрации прибором СПЕЦГЕО; производится зарисовка стенок шурфа (развертка), измерение мощности слоев литологических разностей. 3. На край шурфа устанавливается мерный бак с водой, соединенный шлангом с инфильтрометром. В баке закрепляется мерная рейка. 4. Кольцо осторожно заполняется водой из ведра до зафиксированной отметки по рейке h. 5. Открывается кран мерного бака, и в процессе опыта поддерживается в кольце постоянное значение h. 6. Через интервалы времени 5, 10 и 15 минут снимаются отсчеты по шкале бака. 7. Опыт продолжается до полной стабилизации расхода воды и после шести одинаковых значений, прекращается, рис.3.2.–3.4. 8. После окончания эксперимента шурф закапывается, площадка выравнивается, аккуратно укладывается вырезанный почвенно-растительный слой. Рис. 3.2 Сххема и фото ографияпрооходки шуррфа Рис. 3.3Усстановка оп пытного наалива в шуррф Рис. 3.4. График расхода при наливе в шурф В камеральных условиях производятся все определения отобранных проб. Приложение 3, табл. 3.1-3.5. Обязательное оборудование для работы на шурфе: бак, режущее кольцо в зумпф, мерные рейки, компас, рулетка, лопаты, совок, мешочки для отбора проб горных пород, журнал налива, зонт. Для камеральных работ необходимы: сушильный шкаф, электронные весы, эксикатор, прибор СПЕЦГЕО, секундомер, емкость для воды, водный термометр, бюксы, режущие кольца, миллиметровка, журналы записи экспериментов. 3.3. Обработка результатов экспериментальных исследований Расчет коэффициента фильтрации горных пород методом налива в шурф проводится по формулеН. К. Гиринского (3.1): 𝐾 𝑎 ∙ 𝑒 ∙ 𝑄, 3.1 где k – коэффициент фильтрации, м/сут; Q– установившийся расход, л/мин; е – размерный коэффициент, зависящий от глубины слоя воды в шурфе (h0), капиллярного давления на границе сухой и влажной пород (HK) и диаметра кольца (d), а – коэффициент, зависящий от диаметра кольца и глубины его вдавливания Sна 0,03-0,05 м для сокращения растекания и уменьшения расхода на 5 – 10 %. Значение коэффициента eможет быть определено по таблице (Приложение 3, табл. 3.1). Расчет поправочного коэффициента производится по формуле (3.2): 2𝑆 , 3.2 𝑎 1 𝑑 Значение капиллярного давления 𝐻 принимается равным половине величины максимального капиллярного поднятия 𝐻 , которое рассчитывается по формуле Козени (3.3) и далееe, как (Hk /2 + h0): 0.446 ∙ 𝐻 ∙ , (3.3) где 𝐻 – высота максимального капиллярного поднятия в сантиметрах, d10– действующий диаметр гранулометрического состава в мм, рассчитанный с помощью ситового метода и построения интегральной кривой совокупностей фракций,n – коэффициент пористости в долях единицы (Приложения3, табл.3.3). Пористость рассчитывается по формуле (3.4): 𝑛 , (3.4) где 𝐺 – удельный вес, равный отношению веса твердых частиц 𝐺 к их объему 𝑉 ; 𝐺 ; 𝐺 – объемный вес – отношение веса горной породы G к ее объему Vс учетом пористости и влажности пробы, 𝐺 единицы (Приложение 3, табл.3.4). Влажность рассчитывается по формуле: 𝑔 𝑔 , 𝑊 100 ∙ 𝑔 𝑔 ;W – весовая влажность в долях 3.5 где 𝑔 – вес пустого бюкса, г; 𝑔 – вес бюкса с влажным грунтом, г; 𝑔 – вес бюкса с сухим грунтом, г, с – содержание фракций в грунте,%. По результатам расчетов строится эпюра влажности, кривая, отображающая изменение влажности как функции глубины, (Приложение3, табл.33.5). По оси ординат откладывается глубина, а по оси абсцисс — влажность (в % от веса или объема породы). На рисунке 3.5 приведен график зависимости изменения естественной влажности грунта от глубины в шурфах: зона переменного увлажнения – 40 см от дневной поверхности, зона транзита - от 40 см до 80 см, зона капиллярной каймы не представлена из-за значительной мощности зоны аэрации, превышающей глубину заложения шурфа. Рис.3.5.График зависимости изменения естественной влажности грунта от глубины. Определение коэффициента фильтрации испытуемого грунта в камеральных условиях производится прибором СПЕЦГЕО с колонной грунта, отобранной в режущее кольцо прибора со дна шурфа (Приложение 3, табл.3.6). В результате расчетов, строится график зависимости скорости фильтрации от градиента напораи производится отбраковка точек, отклоняющихся от среднего более, чем на 10%. 3.4. Анализ полученных результатов Материалы камеральной обработки результатов изучения зоны аэрации, являются составной частью отчета о гидрогеологической практике19. Они должны включать: графики зависимости расхода воды налива от времени; интегральные кривые гранулометрического состава и диаграммы распределения фракций исследуемых пород; развернутую зарисовку стенок шурфа; расчет параметров воднофизических свойств коллектора; журналы проведения опытных наливов и таблицы фактического материала; графики изменения влажности (эпюра влажности) и пористости горных пород зоны аэрации с глубиной. Полученные данные коэффициента фильтрации сводятся в таблицуи определяется тип коллектора по коэффициенту фильтрации: плохой (менее 1 м/сут), средний (от 1 до 10 м/сут), хороший (более 10 м/сут). В конечном итоге формулируется вывод об особенностях строения зоны аэрации территории, ее влияния на условия питания грунтового водоносного горизонта. 19 Бродская Н.А. Методическое пособие по дисциплинам «Гидрогеология», «Геофизика», «Науки о Земле». СПб.: РГГМУ, 2020. 40 с. 4. ОПЫТНО-ФИЛЬТРАЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГРУНТОВОГО ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА МЕТОДОМ КУСТОВОЙ ОТКАЧКИ ИЗ СКВАЖИН Наиболее информативными являются опытно-фильтрационные исследования на кустах скважин, позволяющие проводить наблюдения в каждом из вскрытых водоносных горизонтов. На территории верхнего течения р. Оредеж в процессе гидрогеологической практики опытно-фильтрационные исследования направлены в основном на решение следующих задач: - изучение параметров состояния продуктивной зоны: эффективной мощности, коэффициента фильтрации, водопроводимости, пьезо- (уровне-) проводности, водоотдачи; - определение условий взаимосвязи грунтового горизонта с поверхностными водами (р.Оредеж), перетекания с нижележащими водоносными горизонтами. 4.1. Особенности полигона опытной откачки Куст скважин находится на правом коренном берегу р. Оредеж, недалеко от базы РГГМУ, в лесном массиве. Скважины пробурены в 1970-х годах на грунтовый водоносный горизонт (D2ar). Куст состоит из семи скважин, расположенных по двум лучам. Длинный луч направлен по направлению фильтрационного потока подземных вод (к реке Оредеж), короткий луч – поперек потока. Куст небольшой, расстояния от центральной скважины до наблюдательных составляют от 3 до 7 м. Глубина скважин – примерно от 7 до 15 м. Забои скважин заилены, этот процесс продолжается, поэтому глубины скважин и мощности фильтрационного потока постоянно уменьшаются. Положение уровня грунтовых вод, а, следовательно, и мощность фильтрационного потока, также сильно зависят от текущих погодных условий и уровня воды в р. Оредеж, являющейся областью разгрузки грунтовых вод. Уровень воды в реке зарегулирован плотиной, находящейся выше по течению. Перед началом опыта необходимо замерить расстояния от центральной скважины до наблюдательных, внутренний радиус центральной скважины, а также глубину каждой скважины от устья (ГС) и глубину залегания уровня грунтовых вод (ГЗУ), а затем вычислить мощность фильтрационного потока Н0 в каждой скважине (H0=ГС – ГЗУ). Вследствие расположения куста скважин вне пределов базы РГГМУ, постоянный контроль за территорией и состоянием скважин невозможен. Поэтому ежегодно наблюдается загрязнение и засорение скважин мусором, а также поврежде- ние оголовков скважин. В 2021 году одна из наблюдательных скважин была частично выведена из строя вследствие засорения, поэтому глубину этой скважины в настоящее время возможно оценить только по данным замеров прошлых лет. Измерение уровня воды в скважине пока возможно. Ремонт и чистка куста скважин длительное время не проводились, вследствие чего произошла частичная кольматация фильтров, что повлияло на распределение уровней при откачке. Об этом свидетельствует неправильная форма депрессионной воронки, наблюдаемая при откачке, что делает проблематичным обработку результатов методом площадного прослеживания. Для эффективного получения фильтрационных параметров этим методом приходится «отбраковывать» уровни в закольматированных скважинах и использовать данные по 4-5 точкам. Довольно значительная по сравнению с получаемым понижением мощность грунтового безнапорного фильтрационного потока на участке расположения куста скважин позволяет вести обработку результатов откачки по схеме напорного пласта. 4.2.Методика проведения опытных исследований и отчетные материалы Для успешного проведения опыта необходимо провести ряд подготовительных мероприятий. Бригада, выходящая на проведение ОФР, накануне выхода на объект получает все необходимое оборудование: 1. Бланки журналов откачек и замеров дебита и температуры, 8 шт. (журналы откачек по числу скважин, журнал замера дебита и температуры). Приложение 4, табл. 4.1-4.4. 2. Насос погружной. 3. Шланг длиной 20-25 м. 4. Хомут для закрепления шланга, отвертка. 5. Веревка длиной 8-10 м. 6. Хлопушки-уровнемеры, 7 шт. 7. Рулетки, 1-2 шт. 8. Емкость для замера дебита. 9. Термометр водный. 10. Топор, молоток, тенты, зонты геодезические (опционно). Студенты должны взять с собой заряженные мобильные телефоны с секундомерами, полевые дневники и карандаши. Работа проходит в лесном массиве, поэтому необходимо иметь головные уборы, непромокаемую обувь, плащи, репелленты. Одежду перед выходом на объект следует обработать от клещей. Для обработки результатов необходимо иметь как минимум 2-3 компьютера на бригаду. Также понадобится миллиметровка и цветные карандаши. В начале работ производится поверка приборов – хлопушек-уровнемеров и емкостей для замера дебита. Поправки хлопушек и объем сосуда записываются в журнал. Преподаватель выдает план куста скважин с их номерами и абсолютными отметками устьев. Бригадир распределяет студентов по скважинам, назначает группу замера дебита и температуры, ответственных за отсчет времени, выдает приборы. Под руководством преподавателя продолжается заполнение журналов: даты, номера скважин, абсолютные отметки устьев, используемое оборудование, интервалы замера уровней, и т.д., после чего происходит выход бригады на объект. Формы журналов опытно-фильтрационных работ приведены в Приложении 4. 4.3. Работа на скважинах Бригада распределяется по скважинам в соответствии с их номерами. Непосредственно на кусте скважин проводится измерение расстояний до наблюдательных скважин, внутреннего радиуса центральной скважины, глубин до воды и забоев скважин, высот патрубков скважин, расчет мощности фильтрационного потока, абсолютных отметок уровня воды, поверхности Земли и забоев скважин. Результаты с учетом поправки хлопушек записываются в журналы откачек по каждой скважине. В это время группы замера дебита и отсчета времени производят установку насоса. Монтаж насоса производится в центральную скважину. Сначала разматывается шланг до участка сброса воды, затем с помощью хомута и отвертки, имеющиеся в комплекте оборудования, производится прикрепление шланга к насосу. Насос должен быть подвешен на тросе. После монтажа производится спуск насоса на глубину, превышающую возможную максимальную глубину динамического уровня, так чтобы насос всегда оставался ниже уровня воды, рис.4.1. Рис. 4.1. Центральная скважина, спуск насоса. По опыту прошлых лет, глубина загрузки насоса от устья скважины должна быть в пределах 5,5 – 6 м. При спуске и закреплении насоса необходимо следить, чтобы насос удерживалсяна тросе, а не на шланге, иначе возможен отрыв шланга в ходе откачки, что ведет к необходимости ожидания полного восстановления уровня и повторения опыта. Электрокабель разматывается и провешивается на опорах до розетки электропитания. До начала откачки включать насос в сеть запрещено! Перед началом откачки группа, работающая на скважинах, делает повторный замер уровня воды без поправки и записывает в первую строку журнала (0 мин.) в ячейку «глубина от устья, м» (Приложение4, табл.4.1), в ячейку «S, м» (понижение) при 0 мин. записывается 0. Хлопушка-уровнемер на протяжении всего опыта остается в скважине примерно на уровне воды. Затемпроверяется готовность работающих на скважинах к замеру уровня. Группа отсчета времени готовит мобильные телефоны с секундомерами. Группа замера дебита также имеет секундомеры, но использует их для отсчета времени наполнения емкости для замера дебита. Для контролянесколько человек из работающих на скважинах, также по команде преподавателя, начинают отсчет времени. По команде преподавателя «пуск» одновременно включаются электропитание насоса и секундомеры. Для контроля записывается время начала откачки. Первый замер уровня проводится через 30 с, затем через 1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 105, 120, 135, 150, 165, 180, 200, 220, 240, 260, 280, 300 мин и т.д. от начала откачки. Результаты записываются в журнал без поправки (ячейка «глубина от устья, м»). После каждого замера уровня в скважине производится расчет понижения от начального уровня (разность текущего отсчета и начального) и записывается в журнал (ячейка «S, м» (понижение)). Одновременно с замером уровня проводится замер дебита и температуры. Время наполнения емкости в секундах и температура воды записываются в журнал. Затем дебиты пересчитываются в л/с, результаты также записываются в журнал. Приложение 4, табл.4.3. Отключение насоса производится после относительной стабилизации уровня воды в центральной скважине (т.е. результаты двух-трех замеров уровня должны быть одинаковы). Перед отключением еще раз проверяются журналы откачек (номера скважин, фамилии наблюдателей, рассчитанные понижения и т.д.). Особенно важно проверить наличие номера скважины и фамилии наблюдателя на второй странице журнала (Приложение 4, табл. 4.2), где будут записываться результаты восстановления уровня. Когда все студенты, работающие на скважинах, будут готовы к замеру уровня, по команде преподавателя насос отключается, с этого момента начинается новый отсчет времени, а замеры уровня воды производятся снова через интервалы 30 с, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 105, 120, 135, 150, 165, 180, 200, 220, 240, 260, 280, 300 мин и т.д. от начала восстановления уровня. Результаты записываются в журнал без поправки (ячейка «глубина от устья, м»). После каждого замера уровня в скважине производится расчет повышения от динамического уровня на конец откачки (разность глубины от устья на конец откачки и текущей глубины от устья) и записывается в журнал (ячейка «ΔН, м» (повышение)). Когда замеры начнут проводиться с интервалом 10 мин., производится выемка насоса из скважины, демонтаж и просушка насоса и шланга. Обычно это делается группой, замерявшей дебиты и температуры, так как для них полевые работы на этом заканчиваются. Бригадир проверяет правильность заполнения журналоов, собираает первы ые страниц цы, где зааписаны наблюден н ния за отккачкой. ПоП сле этогоо для наб блюдений й за воссттановлени ием уровн ня можно оставитьь 5-7 чел., а остальнаая часть бригады б м может прриступитьь к обработке резуультатов. Начать рар боту целлесообраззно с пересчета деебитов в м3/сут, построени п ия хронол логическоого графика откачки в части нанесения дебитов и определления срееднего деебита откаачки. Поо окончан нии набллюдения за з восстаановлениеем уровн ня оставш шаяся чассть бригады присоеди иняется к обработкке результтатов. 4.4. Каамеральн ная обраб ботка результатов в льтрациоонных паараметров при поонижении и уровнягрунтовы ых Расчет фил нойанамоорфозы20основанна о априведен ниизависи имости вод. Меттодлинейн 𝑄 2,25𝑎𝑡 𝑆 𝑙𝑛 4 4.1 4𝜋𝑇 𝑟 квидулин нейногоууравнефильттрационны ния,коэф ффициенттыкотороггоАиСисп пользуютссядлянахоождения ых параметрров (рис. 4.2.–4.4.) Ри ис. 4.2. Граф фики, исполльзуемые прри определеении гидроогеологичесских парамеетров графооаналитичеескими метоодами: врем менное прослеживаниее. 20 Брродская Н.А.. Методическкое пособие по п дисциплин нам «Гидрогееология», «Гееофизика», «Н Науки о Землле». СПб.: РГГМ МУ, 2020. 40 с. с Ри ис. 4.3. Граф фики, исполльзуемые прри определеении гидроогеологичесских парамеетров графооаналитичеескими метоодами: площ щадное проослеживани ие. Ри ис.4.4. Граф фики, исполльзуемые прри определеении гидроггеологическких парамеетров графооанаалитически ими методам ми: комбин нированное прослеживание. Временное пр рослеживваняетсядляяобработккиданныхпопонижениямуроовняSвсквважине, ние.Метоодпримен располож женной на н расстояянии r от централььной скваажины наа моменты ы времени иt (см. рис. 4.5). Рисс.4.5. Граф фик времеенного проослеживан ния нозаписаттьввиде: Урравнение(4.1)можн 𝑆 𝑙𝑛 , 𝑙𝑛 𝑡 (4.2) инейногооуравнени иявида ипрредставиттьввидели 𝑆 𝐴 𝐶 𝑙𝑛 𝑡, (4.3) гдее 𝐶 (4.4) и 𝐴 𝐶 𝑙𝑛 𝑛 , , (4.5) А иС и предсставляют собой кооэффициеенты ураввнения пррямой, пр роведенн ной как аппрроксимаци ия участкка графика зависим мости S от ln t, сооответству ующего кввазистациоонарному режиму (рис. 4.3)). Коэффи ициентА – отрезокк, отсекаем мый граф фиком на оси о ордин нат (S), находится н графичеески; С – угловой коэффиц циент, котторый след дует найтти по любым двум м точкам на прямой S =f ((lnt) с коо ординатам ми (lnt1; S1) и (ln t2; S2) как 𝑆 𝑆 , 4.6 𝑙 𝑡 𝑙𝑛 𝑙𝑛 𝑡 Тогда водоп проводим мостьТмож жно рассчитать, используя и я угловой коэффиц циент С граафика врееменного прослеживания: 𝐶 𝑇 (4.7) , Кооэффициентпьезопроводносстиаравен н: 𝑎 , , (4.8)) Сооответствеенно,коэф ффициенттфильтрац цииравенK нK=T/m;воодоотдачаа-μ=T/a. Пллощадноеппрослежиивание. Метод М пло ощадного прослеж живания применяет п тся для откаачек из кууста скваажин, рассположен нных на разных р раасстоянияях (r, м) от централььной скваажины. Использую И ются данные по понижени п иям в сквважинах на определеенный изввестный момент времени в (t, ( сут) поосле насттупления я квазисттационарн ного режи има, рис.44.6. Рис.4.6.Граафик площаадного просллеживания нозаписаттьввиде: Урравнение(4.1)можн 𝑆 𝑙𝑛 2,25𝑎𝑡𝑡 инейногооуравнени иявида ипрредставиттьввидели 𝑙𝑛 𝑛 𝑟 (4.9) S=A-Clnr2,(4.10) где 𝐶 (4.11) и 𝐴 𝐶 𝑙𝑛 2,25𝑎𝑡 , 4.12) Коэффициентыэтогоуравненияпредставляютсобойкоэффициентыуравнения (рис. прямой, проведеннойкакаппроксимацияграфиказависимостиSотlnr2, 4.4).КоэффициентА–отрезок, отсекаемый графиком на оси S; С – угловой коэффициент. Тогдакоэффициент водопроводимостиTможнорассчитать,используяугловойкоэффициентС графика площадного прослеживания: 𝑇 𝑄 , 4𝜋𝐶 4.13 Коэффициентпьезопроводностиаравен 𝑎 𝑒𝑥𝑝 2,25𝑡 , 4.14 Соответственно, коэффициент фильтрации равен K=T/m; водоотдача μ=T/a. Расчет фильтрационных параметров при восстановлении уровня. Для получения более представительных фильтрационных параметров необходимо рассчитать их не только по понижению, но и по восстановлению уровня. Восстановление уровня – естественный процесс, который не зависит от колебания дебита; в процессе восстановления уровня не наблюдается турбулентного режима в прискважинной зоне центральной скважины, как это бывает во время откачки, следовательно, расчет фильтрационных параметров по восстановлению уровня считается более точным. Методика расчета аналогична таковой при откачке, но за ноль отсчета уровня берется не статический (начальный) уровень в скважине, как при откачке, а динамический уровень на момент остановки насоса Нд, а значения «повышения» уровня ΔН, используемые в расчетах, представляют собой разницу между Нд и текущим значением уровня Н. При этом отсчет времени начинается с момента остановки насоса t0. Таким образом, для временного прослеживания строится точечный график зависимости ΔН = f (ln t), а затем проводится линейная аппроксимация по среднему участку графика, характеризующему квазистационарный режим, с получением коэффициентов уравнения прямой и расчетом фильтрационных параметров. Для площадного прослеживания строится график зависимости ΔН = f (ln r2) для любого момента времениtпри квазистационарном режиме, а затем проводится линейная аппроксимация по всем точкам с получением коэффициентов уравнения прямой и расчетом фильтрационных параметров по схеме площадного прослеживания. Примечания 1. Обработку результатов нужно начинать с перевода единиц: времени – в сутки, дебита скважин – в м3/сут. Затем производится логарифмирование времени и запись в таблицу понижений и логарифмов времени. Далее по таблице производится построение точечных графиков зависимости S от ln t по всем скважинам куста. По средней части графиков, характеризующей квазистационарный режим, производится линейная аппроксимация (построение прямой) (рис. 15). Далее выбирается момент времени t, соответствующий квазистационарному режиму (любая точка в средней части графика S = f (ln t)), строится график зависимости понижений от расстояния до скважин в этот момент времени (S = f (ln r2)), затем производится линейная аппроксимация и расчет фильтрационных параметров методом площадного прослеживания. Аналогично обработку выполняют для восстановления уровня. 2. Коэффициенты линейного уравнения А и С нужно искать только попостроенной прямой, а не по двум точкам наблюдений. При линейной аппроксимации может произойти так, что ни одна точка не окажется на прямой. 3. При обработке результатов методом временного прослеживания в редакторе Excel следует сначала построить точечную диаграмму зависимости понижения от натурального логарифма времени (при временном прослеживании) или расстояний (при площадном прослеживании), выделить ряд точек средней части графика, соответствующей квазистационарному режиму (функция «добавить ряд»), после чего для этого ряда использовать функцию «добавить линию тренда, линейная» и отметить опцию «показать уравнение на диаграмме». Таким образом, можно сразу получить коэффициенты А (свободный член) и С (коэффициент перед переменной), чтобы использовать их в дальнейших расчетах. 4. Следует всеми методами обработки найти коэффициент фильтрации К, водопроводимость Т, коэффициент пьезопроводности а и водоотдачу μ для каждой скважины куста по откачке и восстановлению уровня. Полученные результаты заносятся в «Сводную таблицу фильтрационных параметров», (Приложение 4, табл.4.4). Далее путем экспертного анализа (удаление из выборки «выскакивающих» значений, учет особенностей отдельных скважин, колебания дебита во время откачки и т.д.) следует найти эффективные фильтрационные параметры и записать их в конце таблицы с единицами измерения. 4.5. Отчетные материалы по экспериментальным исследованиям По результатам кустовой откачки необходимо подготовить следующие отчетные материалы: 1. План куста скважин и гидрогеологический разрез по лучам. 2. Хронологический график откачки и восстановления уровня, (Приложение 4, табл4.3). 3. Графики временного прослеживания понижения и восстановления уровня по каждой скважине с обработкой и расчетами фильтрационных параметров. 4. Графики площадного прослеживания по одному понижению при откачке и восстановлении с обработкой и расчетами фильтрационных параметров. 5. Сводная таблица фильтрационных параметров, Приложение 4, табл.4.4. 6. Глава отчета «Опытно-фильтрационное исследование грунтового водоносного горизонта методом кустовой откачки из скважин» План куста скважин строится на миллиметровой бумаге вручную, или на компьютере с помощью графических программ. Необходимо в масштабе нанести скважины, внемасштабно – реку Оредеж, показать и нанести расстояния от центральной до всех наблюдательных скважин. Около каждой скважины нанести ее номер и абсолютную отметку устья, например, рис. 4.7. Разрезы строятся через центральную скважину по длинному и короткому лучу. Необходимо выбрать такой вертикальный масштаб, чтобы была видна разница между статическим и динамическим уровнями. На разрезе показываются скважины, их глубины (цифрами у забоя каждой скважины). У устья каждой скважины показывается ее номер, абсо- лютные отметки о с статическ кого и дин намическо ого (на коонец откаччки) уроввней. Статтические и динами ические уровни у нааносятся на разреез пункти ирными или и штри ихпо пунктирн ными лин ниями. Литологич Л ческий состав пороод показы ывается условно, у результаттам изучеения разрееза в ходее других видов в раб бот, напри имер на ри ис. 4.8. Рис.4.7. Схема С рассположени ия скважи ин. Масшттаб 1:100 Ри ис. 4.8. Гидррогеологич ческий разррез по линии скважин 5- 4-1- 6 -77, масштаб горизонтал г льный 1:500, вертикалььный 1: 2000. Хрронологич ческий гррафик отккачки и восстановвления урровня, каак правилло, строитсяя на милллиметровоой бумагее вручную ю. Если есть е возмоожность распечатк р ки, можно построить п ь его в реедакторе Excel. E По о оси х пооказываеттся времяя откачки ии восстаноовления урровня, поо оси у – понижени п ия во всехх скважин нах при отткачке и поп вышениее уровня при п восстановлени ии, наприм мер, рис 4.9. 4 Рисс. 4.9. Хрон нологически ий график откачки о и восстановл в ения уровн ня по скваж жинам ительных осях у по оказываетсся дебит (в м3/сут)) и темперраЗдеесь же наа дополни тура воды (Прилоожение 4,,). По завеершении построен ния графи ика произвводится опо ие среднегго дебитаа откачки (графичеески), котторое затеем бригад да использзуределени ет при раасчетах. Об бработка результат р тов ведетсся методаами времеенного и площадного просллеживания по пониж жению и восстанов в влению ур ровней. живания сттроятся в координаатах S = f (ln t). ПрроГрафики временногоо прослеж ная аппрооксимацияя по сред дней частти графикка (соотвеетствующ щей изводитсся линейн квазистац ционарноому режим му), покаазывается уравнени ие, рассчитываютсся фильтррационныее параметтры. Парааметры скважины с ы (номер, расстоян ние от центральн ц ной скважины ы, началььная мощ щность фи ильтрацио онного поотока), знаачения ко оэффициеентов ураввнения, раассчитанн ные филььтрационн ные парам метры зап писываюттся рядом м с графиком м. Графики пллощадногоо прослеж живания строятся с в координ натах S = f (ln r2) по м в времени п квази при истационаарном реж жиме по ооткачке и восстанооводному моменту лению уровня. у П Производи ится линейная апп проксимац ция, покаазывается уравнени ие, рассчиты ываются фильтраци ф ионные параметры п ы. Парамеетры кустаа (номер, расстоян ния до всех скважин с о центраальной сквважины, момент от м времени), значенияя коэффиц ци- ентов уравнения, рассчитанные фильтрационные параметры записываются рядом с графиком. Сводная таблица фильтрационных параметров включает все параметры (коэффициент фильтрации, водопроводимость, коэффициент уровнепроводности, водоотдача(Приложение6), найденные по всем скважинам по откачке и восстановлению уровня методами временного и площадного прослеживания, а также фильтрационные параметры, принятые бригадой в качестве эффективных. Глава отчета включает краткую характеристику куста скважин, схематизацию гидрогеологических условий, краткое описание хода откачки, методы нахождения фильтрационных параметров, их найденные эффективные значения. Необходимо сделать выводыоб особенностях куста скважин базы РГГМУ и конкретного эксперимента. Отчетные материалы сдаются на проверку сразу по завершении работы над ними, корректируются по замечаниям преподавателя до сдачи зачета. 5. ГИДРОХИМИЧЕСКОЕ ОПРОБОВАНИЕ ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТОВ Во время проведения практики производится отбор проб воды обследованных водоисточников на полный гидрохимический анализ. Для обработки результатов анализа необходимо произвести расчеты содержания химических компонентов и оценку состояния по предлагаемой методике. 5.1.Анализ химического состава подземных вод Исследование химического состава подземных вод открывает пути для изучения генезиса, пригодности для различных потребителей, определения уровня их агрессивности для бетонных и металлических конструкций. Результаты химических анализов воды могут быть выражены в весовой, эквивалентной и процентэквивалентной формах. Весовая форма – представление ионно-солевого состава воды в миллиграммах (граммах) в 1 дм3 или 1 кг воды. В зарубежной литературе результаты анализа могут быть приведены в частях на миллион (ppm), что соответствует концентрации мг/дм3. Эквивалентная форма записи состава вод позволяет определить соотношение между ионами с точки зрения их способности участвовать в химических реакциях, оценить качество анализа, установить генезис вод. В расчетах используется форма записи: мг мг экв / дм мг /Эдм мг / дм Э1 дм К , 3 3 3 3 (5.1) гдеЭ – химический эквивалент иона; К = 1/Э – переводный коэффициент,(табл. 5.1). При выражении содержания какого-либо иона в эквивалентной форме перед символом иона ставится знак r, например,rCa2+, rНСО3- и т. д. На основе эквивалентной формы выражения состава можно определить погрешность анализа воды. Эта оценка основана на принципе электронейтральности раствора: сумма концентраций катионов (мг-экв/дм3) равна сумме концентраций анионов. Анализ воды считается удовлетворительным, если погрешность определения менее 5 %. Процент-эквивалентная форма показывает относительную долю участия того или иного иона в формировании ионно-солевого состава воды. Для вычисления процентного содержания анионов (катионов) их сумму принимают за сто процентов и рассчитывают процент содержания каждого анио- на (катиона) по отношению к их сумме. Процент-эквивалентная форма позволяет устанавливать черты сходства вод, различающихся по минерализации. Затем состав воды изображается в виде формулы М.Г. Курлова, представляющей собойпсевдодробь, в числителе которой в убывающем порядке расположены анионы, а в знаменателе – в таком же порядке катионы. Ионы, содержание которых не превышает 1%, в формулу не включают. Слева перед дробью указывают минерализацию в г/дм3, справазаписывают температуру воды, рН, например формула (5.2). 𝑀, О 7,2; 14оC(5.2) Таблица 5.1 Химические эквиваленты и переводные коэффициенты наиболее распространенных ионов природных вод Ион Э К Ион Na+ 23,0 0,0435 Cl– К+ 39,1 0,0256 Br– 2– Э К 35,5 0,0282 79,6 0,0125 NH4 + 18,0 0,0556 SO4 48,0 0,0208 Са2+ 21,0 0,0499 НСО3– 61,0 0,0184 Mg2+ 12,2 0,0822 СО32– 30,0 0,0328 Fe3+ 18,6 0,0537 NO3– 62,1 0,0161 Fe2+ 27,9 0,0358 I– 126,9 0,0079 Al3+ 8,99 0,1112 F– 18,99 0,0526 Н+ 1,0 1,0 НО2– 46,0 0,0217 – 2+ 27,47 0,0364 ОН 17,0 0,0588 Zn2+ 32,68 0,0306 НS– 33,07 0,0302 Си2+ 31,77 0,0314 Н2ВО3– 60,82 0,0164 Pb2+ 103,59 0,0096 Н2РO4– 96,98 0,0103 Ni2+ 29,35 0,0340 H2SiO4– 95,10 0,0105 CO2+ 29,46 0,0339 НSiО3– 77,09 0,0129 Fe(OH)2+ 36,43 0,0274 HPO42– 47,98 0,0208 Mn Минерализация воды (MH2О) – это сумма минеральных веществ, выражается в граммах или миллиграммах, содержащихся в 1 дм3 воды. Для определения МН2О суммируют содержание всех ионов, определенных химическим анализом и выра- женных в весовой форме. Жесткость воды определяется содержанием в ней солей Са2+ и Mg2+. Различают: общую, карбонатную, временную (устранимую), некарбонатную, неустранимую (постоянную) жесткость. Общая жесткость ЖОопределяется как сумма мг-экв ионов Са2+ и Mg2+ в 1 дм3 воды и слагается из карбонатной ЖКи некарбонатной ЖНКжесткости: Ж о Ж к Ж нк ; Жо Ca 2 Mg 2 ; (5.3) 5.2.Оценка агрессивности подземных вод Агрессивность воды связана с присутствием в ней ионов водорода, свободного диоксида углерода, сульфатов и магния. Агрессивные свойства воды проявляются по отношению к бетону и металлам. Агрессивность воды по отношению к бетону выражается в разрушительном воздействии подземных вод определенного состава на бетонные сооружения. Оценка качества воды по отношению к бетону производится по нормам и техническим условиям Н 114-54 «Бетон гидротехнический. Признаки и нормы агрессивности воды-среды». Эти нормы учитывают воздействие на бетон следующих видов агрессивности: выщелачивающую, углекислую, общекислотную, сульфатную и магнезиальную: 1.Выщелачивающая агрессивность связана с выщелачиванием карбонатов, главным образом кальция. Если вода, контактирующая с бетоном, содержит низкие концентрации 2+ Са , а также НСО3– и CO32–, то карбонат кальция бетона переходит в раствор. В зависимости от типа цемента в составе бетона вода считается агрессивной при карбонатной жесткости, меньшей 0,54-2,14 мг-экв/дм3. 2. Углекислая агрессивность обусловлена высокими концентрациями растворенной в воде углекислоты СО2. Эта агрессивность проявляется как в отношении металла (коррозия), так и бетона. Разрушение бетона, как и при выщелачивающей агрессивности, сводится к растворению карбоната кальция. Воды, обладающие карбонатной жесткостью менее 1,4 мг-экв/дм3, следует считать агрессивными, независимо от всех других показателей. 3. Общекислотнаяагрессивность воды связана с повышенной концентрацией иона водорода (пониженная величина pH). При этом бетон разрушается из-за растворения в кислой среде защитной карбонатной корки. Вода считается агрессивной для всех типов цементов: при pH< 7, если карбонатная жесткость меньше 8,6 мг-экв/дм3; при pH< 6,7, если карбонатная жесткость больше 8,6 мг-экв/дм3 (в пластах высокой проводимости). Для слабопроницаемых пластов вода считается агрессивной при pH< 5. 4.Сульфатная агрессивность обусловлена присутствием в воде иона SO42. Этот вид агрессии проявляется в кристаллизации в бетоне новых соединений и выщелачивании бетона. По сульфатной агрессии для обычных цементов воду относят к слабоагрессивной при содержании иона SO42– от 250 до 800 мг/дм3 и к агрессивной при содержании более 800 мг/дм3. В породах высокой проводимости для бетона на портландцементе вода считается агрессивной при следующих попарных содержаниях ионов в (мг/дм3): Cl– 0-3000 30015000 5000 SO42– 250-500 501-1000 1000 В породах слабой водопроводимости вода считается агрессивной при содержании иона SO42–> 1000 мг/дм3, а для бетонов на пуццолановом, шлаковом и песчано-пуццолановом портландцементе – при содержании иона SO42–> 4000 мг/дм3 независимо от содержания Cl–. 5. Магнезиальная агрессивность вызывает разрушение и вспучивание бетонных конструкций под воздействием Mg2+. Для портландцемента, находящегося в сильно проницаемых породах, вода считается агрессивной при содержании иона Mg2+> 5000 мг/дм3, для других видов цемента – при содержании ионов Mg2+и SO42–, превышающем следующие попарные соединения ионов (в мг/дм3): SO42– . 01000 10012000 20013000 30014000 Mg2+ 5000 30015000 20013000 10002000 Агрессивность воды по отношению к металлу связана с корродирующей способностью вод. Агрессивными по отношению к металлу являются воды: углекислые; сероводородные кислые; обогащенные кислородом. Корродирующая способность воды может быть определена при помощи коэффициента коррозии: –для вод с кислой реакцией K K rH rAl 3 rFe2 rMg 2 rCO32 rHCO3 ; (5.3) –для щелочных вод K K rMg 2 rHCO3 . (5.4) По величине коэффициента коррозии различают следующие группы вод (содержание Са2+ в мг/дм3): –коррозирующие, КК> 0; –полукоррозирующие, КК< 0, но КК + 0,05 Са2+> 0; –некоррозирующие, КК + 0,05 Са2+< 0. По главе формулируются выводы о состоянии природных вод исследуемой территории и о пригодности их для использования в хозяйственно питьевых целях. В этой связи необходимо разработать рекомендации по расширенному гидрохимическому и бактериальному составу согласно требованиям ГОСТа. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе учебной практикистуденты рассматривают особенности геологического строения и гидрогеологических условий территории верхнего течения реки Оредеж, осваивают методы проведения полевых гидрогеологических исследований и обработки результатов работ, учатся оформлять полученные материалы, составляют и защищают отчеты по учебной практике. Пособие составлено с учетом специфики полигона практики, основано на гидрогеологических и гидрохимических данных, собранных за многолетний период. Подробно рассмотрены все виды полевых и камеральных геолого-гидрогеологических работ. Использование данного пособия в учебном процессе существенно облегчит освоение студентами компетенций программы учебной практики по гидрогеологии. Практические навыки, полученные в ходе практики, являются неотъемлемой составляющей базы знаний будущего специалиста. ЛИТЕРАТУРА И ИНТЕРНЕТ-ИСТОЧНИКИ 1. АктуализированныеГИС-пакетыоперативнойгеологическойинформации(ГИСАтлас«НедраРоссии»).[Электронныйресурс].URL: http://atlaspacket.vsegei.ru/#27c48d59e217a79d0 (дата обращения: 23.01.2023). 2. Багрова Т. Н. Ландшафтообразующие процессы Ленинградской области: учебнометодическое пособие. СПб.: РГГМУ, 2021. 76 с.URL: http://elib.rshu.ru/files_books/pdf/rid_7f7af2fb1a9141fc9bedd2b73f5433eb.pdf. 3. Бережной В.А., Бродская Н.А., В.Б. Сапожников. Методическое пособие по учебной гидрогеологической практике в д. Даймище. СПб.: Изд-во РГГМИ, 1997. 70 с. 4. Бродская Н.А. Методическое пособие по дисциплинам «Гидрогеология», «Геофизика», «Науки о Земле». СПб.: РГГМУ, 2020. 40 с. 5. ВодныересурсыРоссиииихиспользование / подредакциейпроф.И. А. Шикломанова. СПб.:ГГИ, 2008.URL: http://www.hydrology.ru/sites/default/files/Books/vodnye_resursy_rossii_pod_red_shiklomanova.pdf. 6. Вольф И. В. Гидрогеология. Учебное пособие. СПб., 2009. 33 с. URL: http://www.nizrp.narod.ru/gidrogeologia.pdf?ysclid=lex76n841q327247558 7. Всеволожский В.А. Основы гидрогеологии: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-воМГУ, 2007. 448 с. URL: https://geol.msu.ru/sites/default/files/vsevolozhskiy_v_a_ osnovy_ gidrogeologii_compressed.pdf?ysclid=lex6vr65j2786412134 8. Геологическая карта Российской Федерации. Третье поколение ЦентральноЕвропейская серия. О-35 (Псков), N-35, O-36 (Санкт-Петербург). СПб.: ВСЕГЕИ, 2010. Лист 1. URL:https://www.geokniga.org/sites/geokniga/files/maps/o-35-pskov-n-35-o-36-sankt-peterburggosudarstvennaya-geologicheskaya-karta-ro_0.jpg . 9. Зуева Н. В. Оценка экологического состояния малых рек Северо-Запада России на основе структурных характеристик сообществ макрофитов (на примере Ленинградской области). Автореф. дис. … канд. геогр. наук. СПб., 2007. 24 с.URL: https://www.rshu.ru/university/dissertations/pdf/2007_zyeva.pdf. 10. Леонова А. В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии: учебное пособие. 2-е изд. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. 149 с. URL: https://www.geokniga.org/bookfiles/geokniga-osnovy-gidrogeologii-i-inzhenernoygeologii.pdf?ysclid=lezvusthgh592459113 11. Ленинградская область – Воды. [Электронныйресурс].URL:http://www.x47.ru/3.php(дата обращения: 23.01.2023). 12. Михайлов Л. Е., Бродская Н. А. Гидрогеология: учебник. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2003. 410 с. 13. Мохнач М. Ф., Прокофьева Т. И., Бродская Н. А. Методическое пособие по учебной геологической практике. СПб: РГГМУ, 2019. 67 с. 14. Основные гидрогеологические и инженерно-геологические работы при проведении съемки: Учебное пособие / Кимкина В. М. и др. Астана: Некоммерческое акционерное общество «Холдинг «Кәсіпқор», 2018. 132 с. 15. Основы гидрогеологии: учебное пособие / Ж. А. Антонова, Е. В. Рассадина, Е. Г. Климентова. Ульяновск: УлГУ, 2017. 251 с. URL: Основы_гидрогеологии.pdf (ulsu.ru). 16. Родники Ленинградской области.[Электронныйресурс].URL: https://rodniki.kp.ru/?ysclid=lex6qm5xvj220253456 (дата обращения: 23.01.2023). 17. Схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Луга и рек бассейна Финского заливаот северной границы бассейна реки Луги до южной границы бассейна реки Невы. Книга 1. Общая характеристика бассейна реки Луга и рек бассейна Финского залива от северной границы бассейна реки Луги до южной границы бассейна реки Невы. СПб., 2015. 117 с. [Электронныйресурс].URL:http://www.nord-westwater.ru/upload/skiovo/luga_132/skiovo_luga_132_book_1.pdf?ysclid= leue0ghknk938498353(дата обращения: 23.01.2023). 18. Чалов Р. С. Толковый терминологический и понятийный словарь-справочник по русловедению. М: МГУ, 2021. 142 с. ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Карта – схема фактического материала д. Даймище (исходный масштаб 1:4000) Приложение 2. Водопункты участка маршрутного обследования и их параметры Таблица 2.1 3 4 5 6 ние Местоположение Примеча- T ̊C тура воды, Темпера- до дна, м Глубина м 2 Н абс., м 1 до воды, № колодца (скважины) Глубина Сводная таблица водопунктов д. Даймище 7 Таблица 2.2 Список водопунктов, на карте фактического материала № т.н. Тип источника к.1 колодец к.2 колодец к.3 колодец к.4 колодец к.5 колодец к.6 колодец к.7 колодец к.8 колодец с.9 скважина к.10 колодец с.11 скважина к.12 колодец с.13 скважина к.14 колодец к.15 колодец к.16 колодец р. 17 родник к.18 колодец к.19 колодец к.20 колодец к.21 колодец к.22 колодец пл.23 высачивание р.24 родник от.25 откачка Напорные воды с.26 скважина Привязка Грунтовые воды Большой проспект д.81 Большой пр., д. 93А «Пожарный водоем» Большой пр., д. 144 Большой пр., д. 184 Большой пр., д. 182 Большой проспект д.91 Большой проспект д.174а Большой проспект д.87 Большой проспект д.154 Большой проспект д.85 Набережная ул., д.95 Набережная ул., д.65 Набережная ул., д.53 Набережная ул., д. 49 Набережная ул., д. 7 Набережная ул., д.43 Родник «Нитратный» Колодец пойменный «У бани» Колодец пойменный Набережная ул., д. 40 Набережная ул., д.27 Колодец пойменный «Пластовое высачивание» Родник у спорткафедры РГГМУ Откачка из опытного куста скважин Скважина на пляже базы РГГМУ Водоносный горизонт D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar+ Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar + Q D2ar D2ar D2ar D2nr с.27 с.28 с.29 пв.30 пв.31 скважина скважина скважина поверхностные воды поверхностные воды Скважина у ворот базы РГГМУ Скважина базы РГГМУ Эксплуатационная скважина п.Батово Поверхностные воды D2nr О1-2 О1-2 р. Оредеж у автомобильного моста Мельничный ручей, правый приток р. Оредеж, у моста Таблица 2.3 Высотные отметки опалубков колодцев в д. Даймище 21/07/2020г. Адрес/номер дома BP91 BP95 BP154 BP172 BP174 BP178 BPD97 BPD184 BPD83 D13 D27 D41 D53 D57 D63A D65 KOL23 NAB87 NAB81 NAB82 NAB89 OBKOL PD27 PD27=2 PD39 PD43 RP10 RP10KON Координата х 25558.6825 25576.0402 25751.7964 25652.7267 25648.7809 25647.9853 25569.1443 25607.8542 25585.8117 25315.2283 25197.7464 25156.0664 25288.2068 25332.7222 25468.2521 25404.2975 25698.3817 25439.6969 25349.3470 25148.3535 25448.1954 25632.9697 25162.4844 25172.8363 25119.4146 25115.7154 25148.3134 25148.2893 BP95 – Большой проспект D53 – дом 53 KOL23 – колодец 23 NAB82 – улица Набережная д.82 OBKOL – общественный колодец PD27 – родник, дом 27 Координата у 89440.9991 89339.3448 89622.5747 89482.0338 89442.2851 89375.4705 89325.7600 89302.0997 89595.0547 89211.0074 89324.7258 89461.4992 89423.6142 89499.2241 89529.1939 89575.9596 89701.7661 89666.5006 89623.9146 88818.9562 89690.6569 89625.2298 89299.3979 89281.4078 89426.9368 89551.5460 88818.9165 88818.8955 Высотная отметка, мБС 102.1478 103.1294 100.6615 101.9881 102.0891 102.4313 103.3231 103.7774 102.6880 103.3878 101.8208 101.7993 102.3770 103.1744 101.9063 102.7149 101.6545 102.2697 102.8722 99.6228 102.1741 102.7772 95.3560 94.9038 93.8756 92.8114 99.6508 99.5892 Приложение 3.Обработка результатов экспериментальных исследований зоны аэрации Таблица 3.1 Значения поправочного коэффициента e(по Н. К. Гиринскому) (hk+h) , Значения eпри диаметре цилиндров, см 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 1,00 1,06 1,00 0,94 0,88 0,84 0,80 0,75 0,72 0,69 0,66 0,63 0,95 1,12 1,05 0,99 0,93 0,88 0,84 0,79 0,76 0,72 0,69 0,66 0,90 1,18 1,11 1,04 0,98 0,93 0,88 0,84 0,80 0,76 0,73 0,70 0,85 1,25 1,17 1,10 1,04 0,98 0,93 0,88 0,84 0,80 0,77 0,73 0,80 1,33 1,24 1,17 1,10 1,04 0,99 0,94 0,89 0,85 0,81 0,77 0,75 1,41 1.32 1,24 1,17 1,10 1,05 1,00 0,95 0,90 0,86 0,82 0,70 1,51 1,41 1,33 1,25 1,18 1,12 1,06 1,00 0,96 0,91 0,87 0,65 1,62 1,52 1,42 1,34 1,26 1,19 1,13 1,07 1,02 0,98 0,93 0,60 1,75 1,64 1,54 1,44 1,36 1,28 1,21 1,15 1,10 1,05 1,00 0,55 1,90 1,78 1,66 1,56 1,46 1,38 1,31 1,25 1,18 1,13 1,07 0,50 2,08 1,93 1,80 1,70 1,60 1,51 1,43 1,35 1,28 1,22 1,16 0,45 2,28 2,12 1,98 1,87 1,75 1,64 1,55 1,47 1,40 1,33 1,27 0,40 2,53 2,36 2,20 2,05 1,92 1,81 1,71 1,62 1,54 1,46 1,38 0,35 2,84 2,63 2,45 2,29 2,14 2,02 1,90 1,80 1.70 1,61 1,53 0,30 3,22 2,99 2,78 2,59 2.42 2,27 2,13 2,01 1,91 1,81 1,72 0,25 3,74 3,44 3,19 2,97 2.77 2,60 2,45 2,31 2,17 2,05 1,94 0,20 4,42 4,07 3,78 3,50 3,24 3,03 2,84 2,67 2,52 2,38 2,26 0,15 5,39 4,94 4,56 4,24 3,94 3,67 3.41 3,18 2,99 2,81 2,65 0,10 6,93 6,30 5,78 5,33 4.94 4.60 4,28 3,99 3,71 3,47 3,25 м Таблица 3.2 Определениегранулометрического состава образца № …ситовымметодом < 0,25 0,5–0,25 1,0–0,5 2,0–1,0 3,0–2,0 5,0–3,0 7,0–5,0 10,0–7,0 Фракции, мм > 10,0 Показатели Весчаши с фракцией, г Вес чаши, г Вес фракцииА, г Доля фракцииС, % Суммарное% содержаниефракций,∑С, % Последняявеличинасуммированияхарактеризуетдолювсехвыделенныхсовокупностей фракцийотвесаисходнойнавески.Поэтомуотличиеэтойвеличиныот100%характеризуетобщуюошибкуанализа.Этаразницане должна превышать 1%,в противном случаеанализсчитается некорректным. Таблица 3.3 Диапазон значений пористости горных пород разного генезиса Название горных пород Пористость, % Максимальная Минимальная Средняя Изверженные породы 6,73 0,50 1–2 ) ) Метаморфические породы 10,28* 0,11** 1–4 Известняки, доломиты 34,00*) 0,20**) 3–5 ) ) Песчаники 42,00* 1,00** 10–20 Мел 55,00*) 3,28**) 30 Опока 49,00 20,00 35 Пески 48,00 17,33 35 Пески однородные 35–38 Пески разнозернистые 28–32 Лессовидные суглинки 59,06 24,23 35–45 Глины 55,00 18,00 25–40 Торф 89,00 76,00 80 Примечание. Известняки, доломиты, мел и песчаники – это коллекторы с двойной пористостью, поэтому значения, помеченные звездочкой, соответствуют пористости блоков, а с двумя звездочками – трещинной пористости. Таблица 3.4 Определение объемного веса горных пород методом режущего кольца Вес кольца, г Дата № пробы Пустого С породой Объем Вес обкольца, разца, г см3 Объемный вес, г/см3 ОтдельСредней Примечаной пропробы ние бы Таблица 3.5 Площадь сечения, см2 Градиент напора I 1 2 3 Время фильтрацииT, с Температура водыt,˚С Рассчитанный Kф, см/с Kфпри 10˚С, м/сут Название породы Глубина отбора, м 2 3 4 5 Вес, г 6 7 4 5 6 7 8 Воды в грунте Сухого грунта Влажность, % Бюкса с сухой породой Примечание №пробы 1 Бюкса с влажной породой м/сут Дата Пустого бюкса Скоростьфильтрации, вавшейся воды, см3 Объем профильтро- № образца Определение естественной влажности горных пород 8 9 10 Таблица 3.6 Журнал определения коэффициента фильтрации на приборе СПЕЦГЕО 9 10 Приложение 4Опытная откачка из скважин Таблица 4.1 ЖУРНАЛ ОПЫТНОЙ ОТКАЧКИ ИЗ СКВАЖИНЫ № _________ Дата _________________ Описание местоположения куста скважин:_____________________________ Абсолютная отметка устья скважины ___________м. Описание оборудования опытной откачки: _______________________________ Описание прибора для замера дебита: ___________________________________ Описание прибора для замера уровня: ___________________________________ Описание водоносного горизонта: ______________________________________ Глубина до воды:______________ м Абсолютная отметка статического уровня:_______________ м Глубина до забоя: ______________м Высота патрубка: ______________м Абсолютная отметка поверхности Земли: _________________м Начальная мощность фильтрационного потокаНо: ______________м Расстояние от центральной скважины r: ____________________м Откачка начата в_______ час ________ мин. Откачка окончена в _______час _______мин. № наблюдений Откачка, скважина № ___________ Понижение в конце откачки: _________________ м Время от начала откачки t, мин 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 0 0,5 1 2 3 5 7 10 15 20 25 30 40 50 60 70 Замеры уровня воды Глубина от устья, м Понижение S, м 0 Примечание 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 80 90 105 120 135 150 165 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 1. 0 2. 0 Замеры уровня воды Время от остановГлубина Повышеки насоса от устья, ние ΔН, м t, мин м 18. 90 0,5 19. 105 3. 1 20. 120 4. 2 21. 135 5. 3 22. 150 6. 5 23. 165 7. 7 24. 180 8. 10 25. 200 9. 15 26. 220 10. 20 27. 240 11. 25 28. 260 12. 30 29. 280 13. 40 30. 300 14. 50 31. 320 15. 60 32. 340 16. 70 33. 360 17. 80 Примечание № наблюдений Замеры уровня воды Время от остановки Глубина Повышенасоса t, от ние ΔН, м мин устья, м Примечание № наблюдений Таблица 4.2 ЖУРНАЛ ВОССТАНОВЛЕНИЯ УРОВНЯ, СКВАЖИНА № ___________ Понижение в конце откачки: _________________ м Таблица 4.3 ЖУРНАЛ ЗАМЕРА ДЕБИТА И ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ Дата _________________ Описание местоположения куста скважин___________________________ Описание оборудования опытной откачки: ______________________ Описание прибора для замера дебита: ___________________________ Описание прибора для замера температуры: _________________________ Описание водоносного горизонта: _________________________________ Откачка начата в______ час ______ мин. Откачка окончена в ______час _______мин. Откачка № наблюдений Время от начала откачки t, мин 1. 0 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 0,5 1 2 3 5 7 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90 105 120 135 150 165 180 200 Замеры дебита Ведро, за сек Дебит, л/с Температура, о С 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 220 240 260 280 300 320 340 360 Таблица 4.4 Сводная таблица фильтрационных параметров Откачка № скважины K, м/сут Т,м2/сут Восстановление уровня а,м2/сут µ K, м/сут Т, м2/сут а, м2/сут Временное прослеживание 1 2 3 4 5 6 7 Площадное прослеживание, t отк =…. мин, t восст = Эффективные фильтрационные параметры мин µ Пр риложени ие 5 Техн нологичесская карта экскур рсии ТЕХНО ОЛОГИЧЕ ЕСКАЯ КАР РТА ЭКСК КУРСИИ21 н ____ 20_ на __ г. Тема эксккурсии «Ги идрогеологи ические нааблюдения в долине Оредежа О наа Базе учеб бных практтик РГГМУ «Д Даймище» и прилегаю ющей терри итории» Продолжи ительность 2 часа Протяжен нность (3 км м) _ Автор-раззработчик Бродская Б Н А., доцеент кафедр Н. ры водно-теехническихх изыскани ий Институута гидрологи ии и океаноологии РГГ ГМУ, канд. геогр. наук Содержан ние экскурссии: геология и гидрогеология Маршрут экскурсии и д. Батово (Рождестввенское сел льское посееление, Гаттчинский район р Лени инжина д.Батово,- ручей й Мельниччный – Краасный Утесс – градской области) – Водозаборрная скваж База учебн ных практи ик РГГМУ – д. Батовоо Карта маршрута эккскурсии «Г Гидрогеологические наблюдени ия в долинее реки Оред деж на Базе учебн ных практикк РГГМУ «Даймище» « » и прилегаающей террритории» 21 Таблица 5.1 Характеристика объектов экскурсионного показа Участки маршрута Места остановок 1. Батово – Водозаборная скважина, сброс напора на рельеф. 2.Мельничный ручей 1.Правый берег реки Оредеж в 80 м. от моста. 2.Пещера в правом борту долины ручья 2. Красный Утес Долина реки Оредеж, обнажения девона Объект показа Вре- Основное содермя жание информаосмот ции мотра, мин 1. Скважи30 1.Правила органа питьенизации водозавой водобора. Проблемы забор. водоснабжения 2.Обнажен населенных ия песчапунктов, состояников. ние подземных Пещера. вод, используеПластовые мых для хозяйствысачивавенно-питьевого ния грунводоснабжения товых вод. 2.Осадконакопле ние в условиях мелководья, карст, суффозия, подземные воды Геологиче10 Косая слоистость ская деяприбрежного тительность па, наличие слюреки, дреды в рыхлых весных песках. растений 3. База учебных ЦенУчебные практик «Дай- тральная корпуса, мище» площадка метеоплощадка, водозаборная скважина. 4. Пойма реки Скважина Пойма реОредеж в пойме ки, скваОредежа жина 5. Гидрогеологи Куст Скважины, ческий полигон скважин работа с для приборами опытных исследований 6. Родник в ус- Спуск к Долина тупе террасы роднику Оредежа, реки Оредеж родник Указание по организации Методические указания Движение по тропе, обеспечение безопасного спуска Портфель экскурсовода: геологическая карта Обеспечение сбора образцов пород Портфель экскурсовода: топографическая карта, космический снимок Отчеты по практике, видеоматериалы 30 История созда- Кофения базы практик брейк 15 Гидрохимические показатели 15 Надпойменная терраса, уровень залегания грунтовых вод 15 Долина реки, Обесперодник, гидро- чение химические по- обзора казатели воды Обеспечение обзора Карта фактического материала Схема «Уровень залегания грунтовых вод» Приложение 6. Реки и подземные воды. Основные геоморфологические, гидрологические гидрогеологические термины Геология Геоморфология Гидрология Гидрогеология Платформа, щит, плита, синеклиза, глинт. Кристаллическое основание платформы. Породный состав: граниты, гнейсы. Осадочный чехол. Осадочные отложения палеозоя (кембрий, ордовик, девон): глины, пески и песчаники, битуминозные аргиллиты (диктионемовые сланцы), известняки, мергели, доломиты. Косая слоистость прибрежного типа. Трещинноватость пород. Ордовикское плато, Главное девонское поле. Четвертичные отложения. Ледниковые образования (морена): валунные суглинки и супеси. Валуны (граниты-рапакиви, гранито-гнейсы). Флювиогляциальные отложения: пески и суглинки. Озерно-ледниковые отложения: мелкозернистые тонкослоистые пески. Аллювиальные отложения, болотные отложения (торф), ледниково-озерные образования: пески, суглинки и др. Гажа. Волнистая моренная равнина. Озерно-ледниковая низменность. Долина, русло, пойма, пойменнаятерраса, надпойменная терраса, коренной берег. Эрозионный врез. Глубинная и боковая эрозия. Меандр, меандровый амфитеатр. Бассейн реки, приток реки. Исток реки. Верхнее течение реки. Среднее течение реки. Нижнее течение реки. Устье реки. Падение и уклон реки. Пойменная многорукавность. Гидрологический пост. Гидрологический створ. Расход реки. Водный режим реки,половодье, межень Питание реки: подземное, снеговое, дождевое, смешанное. Карстовая река. Гидрогеологические исследования Гидрогеологическая стратификация дочетвертичных образований Подземные воды напорные, высоконапорные,слабонапорные,безнапорные, верховодка. Водовмещающие горные породы, водоупоры. Водоносный горизонт. Напорный водоносный горизонт. Водопроводимость водоносного пласта. Водозабор. Источники нисходящие, восходящие. Пластовое высачивание. Зона аэрации, эпюра влажности. Фильтрация. Минерализация подземных вод, формула Курлова, агрессивность воды. Техногенное воздействие на подземные воды.
