Главная arrow Подземные воды в изверженных и метаморфических породах arrow Выбор мест бурения скважин и эксплуатация подземных вод

Выбор мест бурения скважин и эксплуатация подземных вод

Как и в любых других геологических условиях, в районах распространения вулканических пород при выборе мест заложения отдельных скважин и планировании региональной эксплуатации подземных вод прежде всего необходимо организовать возможно более полную гидрогеологическую разведку. Сбор данных о речном стоке, уровнях воды в скважинах и других гидрологических явлениях аналогичен для большинства районов. Однако в районах развития вулканических пород поверхностные водотоки могут отсутствовать вследствие исключительно высокой инфильтрационной способности горных пород и почв. Например, на значительной территории восточной части Мауи, одного из Гавайских островов, нет поверхностных водотоков даже в районах с годовым количеством осадков более 200 дюйм. Если допустить, что суммарное испарение составляет 50 дюйм, то и тогда будут районы, в которых годовая инфильтрация осадков должна превысить 150 дюйм. Даже на части острова Оаху, где осадков меньше, на больших площадях инфильтрация может превышать 50% слоя осадков.

Гидрогеологические исследования районов вулканических пород отличаются от традиционных исследований тем, что при их проведении следует уделять большое внимание геоморфологическому строению района, что позволяет определять положение древних долин, погребенных почв и уяснить роль других факторов, влияющих на движение подземных вод (рис. 7.11). В некоторых районах удается установить стратиграфическую последовательность лавовых потоков, что дает возможность прогнозировать положение водопроницаемых зон на глубине. В общем потоки волнистой лавы (лавы пехуху) значительно более водопроницаемы, чем плотные внутренние части мощных потоков глыбовой лавы (лавы аа). Однако верхняя и нижняя части потоков глыбовой лавы могут быть брекчированы и вполне водопроницаемы. Кроме слоев глыбовой лавы, погребенные почвы и слои пепла также образуют близкие к горизонтальным преграды, препятствующие движению подземных вод.

Изучение аэрофотоснимков и обнажений пород позволяет определять общую территорию распространения даек. Дайки представляют собой основные вертикальные преграды на пути движения подземных вод в молодых вулканических породах. Водоупорные слои, смещенные в результате сброса, могут оказаться против водопроницаемых пород и образовать преграды на пути движения подземных вод.

Рис. 7.11. Схема движения подземных вод в сильно проницаемых базальтах, типичных для Гавайских островов. Стрелки указывают направление движения воды. Пресные подземные воды, плавающие на морских водах, на Гавайских островах называются базальными (основными) подземными водами. 1 — поверхность грунтовых вод; 2 — современная почва; 3 — источник, питающийся за счет горизонта, подвешенного на погребенной почве; 4 — источник, связанный с областью, ограниченной дайками; 5 — погребенная почва; 6—перетекание; 7 — слой вулканического пепла; 8 — источник, погребенный лавовым потоком; 9 — лавовый поток в долине; 10 — грунтовый сток; 11 — крупный источник; 12 — разгрузка пресных подземных вод в океан у береговой линии.

Геофизические методы исследований в районах развития вулканических пород обычно имеют ограниченное применение. Это объясняется главным образом отсутствием в вулканических породах резких различий в магнитной восприимчивости, средней плотности, упругости и электрической проводимости. Одним очень важным исключением в этом отношении было установление границы раздела между солеными и пресными подземными водами в вулканических породах некоторых островов Гавайского архипелага (рис. 7.12). Морская вода, насыщающая поры, значительно уменьшает общее удельное электрическое сопротивление пород, так что поверхность раздела фиксируется четко выраженными аномалиями. Если вулканические породы переслаиваются аллювием или другими рыхлыми отложениями, многие геофизические методы могут использоваться для установления важных гидрогеологических границ. Однако там, где встречается более двух или трех перемежающихся слоев аллювия и базальта, геофизическая интерпретация затруднена. Метод преломленных сейсмических волн обычно бесполезен при исследованиях ниже первого слоя базальта, поскольку он отклоняет волну по направлению ко всем сейсмоприемникам. Для установления геологических контактов ниже базальтового слоя используют метод отраженных сейсмических волн. Однако необходимость применения большого количества взрывчатки позволяет использовать этот метод только в сравнительно малонаселенных районах.

Бурение разведочных и эксплуатационных скважин на воду в водопроницаемых лавах обычно осуществляется ударно-канатным способом, потому что буровой раствор будет теряться в кавернозных зонах. Плотные древние лавы проходят любым способом, позволяющим бурить плотные породы. Рыхлый пиро-кластический материал, если он не слишком водопроницаем, лучше всего бурить вращательным способом, подбирая соответствующий буровой раствор. В исключительно водопроницаемых зонах, сложенных базальтами, производительность скважин обычно ограничена только диаметром, который в свою очередь определяет размер насосной установки. Уолтон, например, сообщает о том, что в базальтах Снейк-Ривер дебит скважины диаметром 16 дюйм в конце опытной восьмичасовой откачки составил 2100 галл/мин при понижении уровня на один фут. Водообильность более древних плотных пород значительно меньше. Ньюкомб оценивает водообильность базальтов Колумбия-Ривер примерно в 1 галл/мин на каждый фут понижения уровня воды в скважине. У скважин современной конструкции, пробуренных в базальтах, дебиты несколько выше.

На Гавайских островах для эксплуатации вод подвешенных водоносных горизонтов, водоупорами которых служат погребенные почвы и туфы, или вод горизонтов, подпертых дайками, широко используются дренажные галереи. В некоторых районах для отбора так называемых базальных (основных) пресных подземных вод, плавающих на соленых водах, применяют короткие горизонтальные туннели. Это делается для того, чтобы не создавать чрезмерные понижения уровня пресных подземных вод, что могло бы вызвать вторжение морских вод в водоносный горизонт. Водозаборы с горизонтальными стволами, направленными перпендикулярно простиранию наклонных пластов лавы, обычно имеют большие дебиты, так как одновременно вскрывают максимальное количество водоносных зон между лавовыми потоками.

Рис. 7.12. Сравнение результатов исследований наземным методом сопротивлений с данными о минерализации подземных вод, полученных опробованием в скважине, пробуренной после завершения электроразведки.

1 — сильное отклонение кривой сопротивления, вызванное изменением минерализации поровой воды; 2 — кровля коренных пород; 3 — кривая минерализации; 4 — кривaя кажущегося сопротивления.

Исключительно высокая водообильность базальтов в некоторых районах оказалась соблазнительной с точки зрения увеличения отбора подземных вод. Хотя чрезмерно большие понижения уровня подземных вод вблизи отдельных скважин не наблюдаются, следствием интенсивной откачки может быть постепенное понижение регионального уровня подземных вод. Такое положение наблюдалось в артезианском бассейне Гонолулу до того, как начиная с 20-х годов там начали проводить тщательные наблюдения и регулировать отбор подземных вод. В настоящее время изучается несколько проектов использования водных ресурсов в районах развития вулканических пород штатов Вашингтон и Айдахо. Но в большинстве этих районов основные трудности связаны с оценкой общих региональных ресурсов и долгосрочным прогнозом уровней подземных вод, а не с проблемами местного водоотбора.

 
< Пред.   След. >