Гидронаблюдательные скважины около прудов отстойников

Наблюдательная (мониторинговая) скважина. Пьезометр.

Статья рассказывает о цикличных наблюдениях. Подробно описывается мониторинговая скважина. Как она устроена, где и зачем используется, кто занимается их устройством.

Что такое цикличные наблюдения в гидрогеологии?

Цикличные наблюдения – систематически повторяющиеся измерения с заданной периодичностью. Цикличность задается установленной программой наблюдений. В зависимости от типа объекта, геологических условий, интенсивности происходящих процессов назначают частоту производства наблюдений. Как правило измерения производят через равные промежутки времени, что позволяет провести необходимую интерполяцию значений во времени, оценить скорость и динамику изменений.

Цикличные наблюдения по пьезометру – это система регулярных наблюдений за тем, как изменяется ситуация с подземными водами под влиянием природных причин и деятельности человека. Полученные сведения дают возможность решать задачи, связанные с прогнозированием и воздействием на уровень подземных вод. С помощью анализа наблюдательной сети скважин оценивают параметры водоносных горизонтов и водовмещающих отложений, которые не поддаются изучению во время кратковременных опытов.

Мониторинг включает систематические наблюдения и фиксирование результатов в журналах, ведение отчётной документации.

Назначение наблюдательной скважины

Мониторинговая скважина – это основа для системы сбора сведений во время мониторинга. Чем полнее и достовернее полученные данные, тем точнее и эффективнее прогноз.

С её помощью изучают поведение подземных вод, изучают, как изменяется их уровень, температура и химический состав.

Наблюдательная скважина может называться мониторинговой и режимной, так как исследует режим подземных вод.

Глубина гидрогеологической наблюдательной скважины колеблется от нескольких метров до сотен метров в зависимости от цели и содержания.

Также с помощью наблюдательной скважины производят анализ на содержание взвешенных веществ и нефтепродуктов грунтовых вод.

Наблюдательная скважина грунтовых вод помогает разобраться в реальном положении дел. Например, понять, куда направлен поток подземных вод, есть ли в нём вредные примеси и куда их понесёт, если они появятся. Наблюдательная скважина даёт реальную картину, является ли процесс или объект возможным источником загрязнения и как он влияет на соседние водозаборы.

Сведения, полученные с помощью наблюдательной скважины, помогают обосновать возможность добычи подземных вод.

Состав пьезометрической скважины

Для исследований используют самую глубокую скважину из имеющихся разведочных. Конструкция наблюдательной скважины подземных вод выбирается в зависимости от характеристик, которые нужно получить в ходе мониторинга.

После бурения скважина промывается от шлама и приводится в рабочее состояние.

Пьезометрическая скважина используется для мониторинга давления внутри пласта и контроля данных. Диаметр скважины должен быть таким, чтобы обеспечить использование оборудования и проводить работы по откачке и очистке в случае заиливания. Он колеблется в размерах от 89 до 127 мм.

Пьезометрическая скважина состоит из 3 частей:

• верхнего отверстия – устья со специальной высотной отметкой, которая контролируется каждые 10 лет. Верхнюю часть обсадной трубы выводят на 1 м от поверхности земли для удобства измерений.
• Стенки – боковых сторон, которые исключают загрязнение водоносного горизонта и изолируют от водоносных слоёв сверху и снизу. В затрубное пространство насыпают крупный песок.
• Дна – забоя с фильтром в виде вертикально-щелевой перфорации с нержавеющей сеткой.

После установки трубы верхняя часть затрубного промежутка тампонируется глиной и фиксируется цементным замком. Когда скважина используется для мониторинга глубинных водоносных горизонтов, то в конструкции предусматривают затрубное цементирование с изоляцией обсадными колоннами.

Верх скважины закрывается съёмной крышкой, которая защищает от попадания внутрь атмосферных осадков.

Для скважины наблюдательной срок полезного использования зависит от частоты эксплуатации, материала и конструкции обсадной колонны.

Пьезометрическая скважина исследуется экспресс-методами и используется как реагирующая при гидропросушивании.

Типы мониторинга скважин

Основные типы мониторинга описаны в таблице.

Проводится на территории субъекта РФ для изучения условий питания, разгрузки местного бассейна подземных вод. Организуется сеть наблюдательных скважин. Изучается взаимодействие бассейна с поверхностными водами в реках, озёрах. Выявляются источники техногенного загрязнения подземных вод. Полученные сведения используют для развития водоснабжения данной территории.

Охватывает только площадь, в пределах которой водозабор влияет на местный поток подземных вод. Объектный мониторинг ведётся на отдельном участке вокруг водозаборов центрального водоснабжения. Включает регулярные замеры и прогностические обследования.

Наблюдает за несколькими водозаборами, расположенными поблизости, которые взаимосвязаны и относятся к одному бассейну подземных вод. Используются методы и средства объектного мониторинга: термометры, пробоотборники, расходомеры. Для фиксации измерений и накопления информации применяют регистраторы данных.

Мониторинг наблюдательных скважин состоит из системы наблюдений, которые проводятся регулярно. Информация собирается обрабатывается, накапливается и анализируется. Затем проводится оценка состояний среды, на основании которой строится прогноз изменений под воздействием возможных природных факторов и хозяйственной деятельности человека.

Мониторинг выполняет следующие задачи:

• Собирает, обрабатывает и анализирует информацию о реальном состоянии подземных вод.
• Оценивает обстановку и прогнозирует изменения
• Выявляет и прогнозирует возникновение природных и техногенных процессов, которые влияют на подземные воды.

Цель мониторинга диктует конструкцию и количество наблюдательных скважин. Например, для изучения загрязнения подземных вод вокруг источника загрязнения бурят несколько десятков наблюдательных скважин.

Чтобы исследовать водоносные горизонты для водоснабжения, бурят кусты скважин на несколько водоносных горизонтов и наблюдают за уровнем вод, изучают их химический состав.

Для мониторинга пробы берут из существующих водозаборных скважин или из контрольно-наблюдательных скважин, которые бурят специально. Поэтому наблюдательная сеть представлена сетью скважин различного характера и возраста.

Объектный мониторинг отслеживает на действующих водозаборах качество воды, водоотбор и динамический уровень. На основании данных уточняются сведения, которые помогают выявить или предотвратить истощение подземных вод, загрязнения и другие негативные последствия изменений водоносных горизонтов.

Мониторинг за уровнем воды в скважине

С помощью уровнемера наблюдают за высотой подземных вод в наблюдательных скважинах для мониторинга грунтовых вод. Это позволяет корректировать глубину, на который погружают насос, чтобы предотвратить его поломку.

Наблюдение за отметкой воды помогает оценить, как влияет водоотбор на состояние вод под землёй отдельно взятого водозабора и управлять режимом работы водозаборных сооружений.

Лаборатория Экспертиз использует несколько видов оборудования для мониторинга уровня воды.

• Это портативные устройства для сбора данных сразу из нескольких скважин.
• Переносные устройства для непрерывного наблюдения в отдельно взятой скважине.
• Промышленные уровнемеры для стационарного использования в нефтегазовых скважинах.

Перечисленное оборудование позволяет избежать риска загрязнения воды, потери датчика из-за коррозии и помех внутри скважины.

Срок использования наблюдательной скважины и наблюдений за уровнем воды может составлять 50-100 лет.

Мониторинг за температурой воды в скважине

Данные наблюдения проводятся в условиях города, где возможны тепловые загрязнения подземных вод. В мониторинге используют автоматические системы, электронные температурные регистраторы, водяные термометры.

Замеры делают 2 раза подряд в течение нескольких минут. Результаты записывают в журнале с точностью до десятых долей градуса.

Наблюдения за химическим составом воды в скважине

Пользователи скважин, согласно законодательству, обязательно регулярно исследуют воду на бактерицидный и химический состав и радиологию. Это позволяет установить качество подземных вод.

Для анализа берутся пробы воды из наблюдательных скважин после проведения откачки. Частота забора проб и нормы показателей установлены в правилах и в требованиях по недропользованию.

Проведение отбора проб воды кроме знаний и навыков требует соблюдения мер безопасности, поэтому целесообразно доверить эти операции специалистам по гидромониторингу, лаборатории, которая занимается анализами или органам Госсанэпиднадзора.

На основании журналов наблюдений составляются отчёты, рекомендации и получать заключения о допустимости использования вод для питьевого водоснабжения.

Преимущества специалистов Лаборатории Экспертиз

Для проведения полноценного мониторинга подземных вод необходимо иметь специальное оборудование, датчики, иметь опыт работы с оборудованием, в том числе химикатами.

Лаборатория Экспертиз за годы работы собрала штат опытных специалистов, которые справляются со многими нестандартными задачами заказчиков. Это возможно и благодаря современному оборудованию и приборам, которые регулярно проходят поверку в контрольных органах.

После заключения договора составляется программа мониторинга, которая проходит согласование в государственных структурах.

Лаборатория Экспертиз проводит комплексные геологические работы и исследования на строительных объектах и при сооружении водозаборов.

Наблюдательные скважины и гидрогеология предполагают решение инженерно-геодезических задач.

В результате заказчик получает:

• итоги мониторинга в установленной форме,
• акт с указанием реального состояния обсадной колонны, скважины, насосов, установленная глубина скважины, какие ремонтные и профилактические работы проведены
• сведения по химическому и микробиологическому составу подземных вод.

Лаборатория Экспертиз нацелена на повышение качества выполнения работ. Применяем современное оборудование, успешный опыт решения задач и оптимизируем бизнес-процессы.

Источник

КОНСТРУКЦИЯ НАБЛЮДАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН

Среди наблюдательных скважин можно выделить: а) оди­ночные (мелкие и глубокие); б) кусты скважин с ярусно расположенными фильтрами на разные водоносные горизонты; в) плановые группы скважин для двухмерных в плане потоков.

Общие требования к конструкции наблюдательных скважин:

А) диаметры скважин должны обеспечить возможность спус­ка в них измерительных приборов до уровня воды и до дна отстойника (для контроля степени заиления фильтра), а также пробоотборников для взятия проб воды на химический и бактериологический анализы;

Б) поверхности фильтров не должны подвергаться заилению, кольматации и электрохимической коррозии;

В) размер фильтра должен обеспечить точечные показания напора воды в небольшом диапазоне глубины, а также допускать чистку его желонкой и прокачку воды;

Г) при проходке одного или нескольких водоносных горизон­тов, залегающих выше наблюдаемого горизонта, необходима тщательная изоляция (тампонаж) ненаблюдаемых горизонтов по всей фильтровой колонне труб;

Д) на каждый наблюдаемый водоносный горизонт при слоистом строении водоносной толщи пород необходимо закладывать отдельную скважину с учетом требования п. «г»;

Е) при оборудовании наблюдательных скважин на высоко­минерализованные воды (с плотным остатком более 30—50 г/л) следует вместо металлических труб и фильтра из металла применять антикоррозийные трубы и фильтры из другого материала (полиэтилен, асбестоцемент);

Ж) для изоляции скважины от попадания в нее поверхност­ных вод по затрубному пространству оборудуется глиняный или цементный замок около устья скважины;

З) на скважине должен быть надежный оголовок, запираю­щийся винтовым замком;

И) патрубок (выступающая часть фильтровой колонны над поверхностью земли) должен иметь высоту от 0,7 до 1,2 м.

При неглубоком (1—3 м) залеганиии грунтовых вод в рыхлых породах (пески, суглинки) одиночные скважины обору­дуют в виде штекфильтров. Фильтр с наконечником изготовля­ется из бурильных труб. Длина рабочей части штекфильт — ра—до 0,5 м. Перфорированную часть его покрывают метал­лической сеткой галунного плетения. Небольшой диаметр штекфильтра (40—50 мм) обеспечивает быструю реакцию сква­жины на изменение уровня воды в пласте пород.

При больших глубинах до воды, чем было указано выше, а также для систематического отбора проб воды на химический анализ одиночные скважины оборудуют одной колонной труб d=16+ 100 мм, на конце которой навинчен короткий (1—1,5 м) сетчатый фильтр и ниже—отстойник длиной не более 1 м с деревянной пробкой (рис. 39, а). Бурение ствола скважины производится диаметром d= 100- -150 мм. Верх рабочей части фильтра заглубляется под минимальный уровень стояния грунтовых вод.

В случае двухслойного строения водоносных толщ пород (рис. 39,5), которые в верхнем суглинке содержат грунтовые воды, а в нижней части разреза, сложенной песками,—напорные воды, устраивается куст из двух скважин. Мелкая скважина оборудуется на грунтовые воды, а глубокая — на напорные, находящиеся под суглинком.

Для изоляции грунтовой воды суглинков в глубокой скважине оставляют обсадные трубы, примененные для бурения

Рис. 39. Схемы конструкций наблюдательных скважин:

1 — оголовок; 2 фильтровая колонна; 3 цементная подушка; 4 — глиняный замок; 5 — рабочая часть фильтра; 6 — отстойник; 7—пробка; ^—обсадные грубы

Рис. 40. Схема оборудования наблюда­тельных скважин фильтрами «впотай» и цементации позатрубного пространства при маломощных (а) и мощных (б) вышележащих водоносных горизонтах:

/ оголовок, 2 обсадные трубы; 3- позатрубная цементация; 4 замок фильтровой колонны;

5— оста­ток внуїренней обсадной колонны труб; 6— фильтро­вая колонна; 7 сальник; 8 рабочая часть фильтра; 9— отстойник; 10— пробка.

В суглинках до кровли песков. Башмак этих труб оставляют недалеко от кровли песков. Бурение в песках может произво­диться более мелким диаметром или продолжаться с началь­ным диаметром труб, которые после установки фильтровой колонны поднимаются так, чтобы обнажить рабочую часть фильтра. Длина фильтра 1—2 м.

При четырехслойном строении водоносных толщ пород оборудуют куст из трех скважин (рис, 39, в), самая глубокая из которых потребует установки в суглинках и песчаных глинах двух колонн обсадных труб для изоляции горизонтов воды во втором слое песков и в суглинках.

Значительно экономнее оборудование того же куста из трех скважин с применением цементного тампонажа затрубного пространства (рис. 40). В этом случае рабочая часть фильтра с коротким патрубком устанавливается «впотай» на сальнике и отпадает необходимость использовать трубы малого (для устройства сплошной фильтровой колонны) и более крупного диаметров (на перекрытие ненаблюдаемых горизонтов).

Плановые группы наблюдательных скважин при двухмерном в плане потоке оборудуют разными способами. Если необхо­димы расчеты питания и баланса грунтовых и подстилающих напорных вод, то в каждом пункте (а их всего пять в «конверте» скважин) оборудуется куст скважин согласно схеме, указанной на рис. 39,6 или 39, в, в зависимости от числа водоносных горизонтов. Если требуется оценить только баланс грунтовых вод при отсутствии горизонтального стока в подстилающем напорном горизонте, то в боковых пунктах «конверта» скважин оборудуются одиночные скважины по типу, изображенному на рис. 39, а. В то же время в центре «конверта» закладывается куст ярусных скважин по примеру, указанному на рис. 39,6.

На отсутствие горизонтального стока в напорном водонос­ном горизонте указывает равенство относительных (или абсо­лютных) отметок уровня воды, замеренного во всех пунктах в течение года. Поэтому до устройства рассматриваемой системы групповых скважин требуется проведение заблаговременной гидрогеологической разведки с определением формы кривых депрессий по каждому водоносному горизонту и построением карт гидроизогипс или гидроизопьез при минимальном и максимальном стояниях уровня подземных вод, а также при учащенных замерах глубин до воды.

По окончании оборудования наблюдательных скважин про­веряют надежность тампонажа пройденных водоносных гори­зонтов, находящихся выше наблюдаемого, а также чувстви­тельность всех скважин к изменению напора воды в водоносных пластах. Такая проверка выполняется путем пробных прокачек скважин и наблюдений за восстановлением уровня воды после откачек или подлива воды в скважины. Около групп наблю­дательных скважин устанавливают геодезические реперы, служа­щие для контроля отметок патрубков скважин, от которых производится замер глубин до воды.

Другие конкретные указания по оборудованию наблюда­тельных скважин можно найти в методических рекомендациях по организации и производству наблюдений за режимом уровня, напора и дебита подземных вод [6]. Оборудование водомерных постов и гидрометрических створов на реках, каналах и водохранилищах производится в соответствии с методическими указаниями Госкомгидромета СССР.

Источник