Спосіб визначення показників інфільтрації в гірських породах зони аерації

1. Спосіб визначення показників інфільтрації в гірських породах зони аерації, що полягає в вимірюванні вертикального розподілу фізичних параметрів, за якими визначають сумарну величину перетікання вологи, який відрізняється тим, що 3 50951 4 V=Kв ΔΗ/b, хлору, точність лабораторних визначень яких виде b - відстань по вертикалі між тензіометраща за точність вимірювання коефіцієнта переносу ми. вологи Kв; вимірювання вертикальних розподілів Величина перетікання вологи за час t польовмісту хлорного індикатора та міченої ним вологи вих режимних вимірювань, Vt, мм, визначається безпосередньо через свердловину за допомогою підсумовуванням показника V [2]. Модуль інфільтнейтронного волого солеміра підвищує точність і раційного живлення підземних вод, М, мм, визнаоперативність отримання данних; чається сумарною величиною перетікання вологи - крім швидкості перетікання вологи та модуля за t=1рік. інфільтраційного живлення підземних вод, додатНедоліками тензіометричного способу визнаково визначають швидкість низхідного руху вологи чення показників інфільтрації гірських порід в зоні та вертикальний розподіл вмісту волога в зоні аеаерації та модуля інфільтраційного живлення є: рації і, таким чином, підвищується інформатив- невисока точність лабораторних визначень ність вимірювань; коефіцієнта вологопереносу Кв по причині трудно- для здійснення вимірювань достатньо бурінщів відбирання монолітів із супіщаних та піщаних ня свердловини малого діаметру (до 75мм), що, на гірських порід, що приводить до значних похибок відміну від тензіометричних вимірювань, практичвимірювання швидкості перетікання вологи V; но не порушує природного протікання процесу - недостатня інформативність (фактично виміінфільтрації, тим самим підвишується достовіррюється тільки показник V, за яким визначається ність і точність отримуваних даних; похідний від нього показник М); - відпадає необхідність створювати спеціаль- громіздкість і трудоємність - спосіб потребує ний колодязь, що підвищує оперативність та знач"прорізання" зони аерації колодязем діаметром но зменшує тр удомісткість і вартість робіт. 1,5-2м, обсадження його бетонними кільцями, Спосіб реалізують в такій послідовності. крізь які встановлюються тензіометри; В межах досліджуваного району вибирають - порушення інфільтраційних процесів внаслімайданчик, площею ~10м 2, та поверхню ґрунту док внесення в зону аерації великомасштабного вносять хлорний індикатор у вигляді шару солі збурювача (колодязя). NaСІ з заданою поверхневою масою m s (20Метою винаходу є підвищення точності визна30г/дм 2). Разом з атмосферними опадами сіль чення швидкості вертикального перетікання волопроникає в гірські породи зони аерації, мігрує в них ги і модуля інфільтраційного живлення та підвидо горизонту підземних вод. Через 4-6 місяців, щення інформативності (паралельно визначається коли індикатор вже відірвався від поверхні землі, швидкість інфільтрації та вертикальний розподіл але ще не досяг горизонту підземних вод, в вологи в зоні аерації на момент вимірювань) при центральній частині дослідного майданчика буодночасному спрощенні технології визначення рять свердловину, що прорізає зону аерації. З неї показників інфільтрації. відбирають проби гірської породи для лабораторВказана мета досягається тим, що показники них вимірювань (або здійснюють свердловинні інфільтрації визначають, вносячи на поверхню вимірювання нейтронним волого солеміром) з інґрунту сіль NaСІ, яка мігрує під дією атмосферних тервалом глибин 0,1м, за якими визначають веропадів в зону аерації, шляхом вимірювань через тикальний розподіл об'ємного вмісту хлорного інпевний проміжок часу вертикальних розподілів дикатора та об'ємної вологи. вмісту хлорного індикатора та міченої ним вологи, Експериментально встановлений нами (виміза даними цих розподілів обчислюють сумарну рюваннями на терасовій піщаній рівнині р.Ірпінь) величину перетікання вологи за цей же проміжок розподіл хлору в гірських породах зони аерації часу, модуль атмосферного живлення підземних схематично показано на фігурі. На ній 1 - верхня вод та лінійну швидкість низхідного руху вологи, в підзона зони аерації (границі h1 i h2), в якій формузоні аерації. Вимірювання вертикальних розподілів ється резервуар індикатора, заодно - резервуар вмісту хлорного індикатора та міченої ним вологи міченої вологи, 2 - нижня підзона зони аерації здійснюють за пробами гірської породи, взятими з (границі h3 i h3), де формується шлейф індикатора; свердловини малого діаметра, в лабораторних 3 - середовище, де протікає процес інфільтрації умовах, або в природних умовах залягання гірсь(геологічний розріз зони аерації). ких порід, безпосередньо на місці визначення (in Шлейф є наслідком перетікання міченої волоsitu), використовуючи нейтронні методи. ги з верхньої підзони в нижню. Внесений в ґрунт хлор є найбільш зручним інШляхом підсумовування виміряних значень дикатором при вивченні геофільтраційних процеоб'ємного вмісту хлор у m v, мг/дм 3, за всією вертисів, оскільки хлор знаходиться в порових розчинах кальною протяжністю максимуму його розподілу, і вільно мігрує в гірських породах зони аерації равизначається поверхнева маса заданого хлору m S1 зом з поровою вологою, практично не беручи учамг/дм 2, в резервуарі (в області максимуму графіка сті в обмінних реакціях і не адсорбуючись мінерарозподілу) лами. h1 Запропонований спосіб має наступні переваги mS1 = å (mv - mvф )K, (1) h2 порівняно з тензіометричним способом: - збільшується точність визначення показників де h1 і h2, дм - відповідно верхня і нижня граінфільтрації, оскільки для лабораторних вимірюниці максимуму гра фіка; вань використовують не моноліти порід, а взяті K - нормуючий коефіцієнт частоти вимірювань: при бурінні свердловини проби ґрунту, за якими визначають об'ємну вологість і об'ємний вмісту 5 50951 6 го) живлення ґрунтових вод М, мм (мм/см 2), h -h K1 = 2 1 , (2) становитиме n1 V=365Vt /t. (7) n1 - число вимірювань в інтервалі глибин h2 – Швидкість низхідного руху вологи в зоні аераh1, ції ν, м/рік визначається із співвідношення: m vф , мг/дм 3 - фоновий вміст хлору в гірській v=365h/t (8) породі (вимірюється в свердловині, пройденій поДосвід використання запропонованого способу руч з дослідним майданчиком). показав, що вимірювання вертикального розподілу Визначають поверхневу масу вологи в резерхлору та міченої ним вологи і визначення за ними 2 вуарі Ws 1, кг/дм : шуканих показників інфільтрації можна проводити h1 повторно через більш тривалі проміжки часу, зокWS1 = å WvK, (3) рема, в різні пори року, і визначати за ними середh2 ньорічні і середньобагаторічні значення цих показде Wv, кг/дм - об'ємна вологість гірської пороників. ди. Вимірювання вертикального розподілу об'ємТаким же підсумовуванням, але вже за протяного вмісту хлорного індикатора і об'ємного вмісту жністю шлейфа, визначається поверхнева маса вологи через свердловину малого діаметра за m S2, мг/дм 2, внесеного хлорного індикатора в допомогою метода двоканальної інтегральної нейшлейфі: тронної спектрометрії реалізованого в компактноh2 му приладі - нейтронному вологосолемірі [3], має mS2 = å (mv - mvф )K, (4) ряд переваг, а саме: h3 - вимірювання проводять in situ, внаслідок чого де h2 i h3 - відповідно верхня і нижня границі відпадає потреба відбирання, консервування та шлейфа; транспортування проб гірських порід для визнаВиходячи із пропорційності між вмістом хлору чення необхідних параметрів в лабораторних умота вмістом міченої ним вологи і в резервуарі, і в вах; шлейфі, підраховують, якою кількістю міченої во- підвищується оперативність і точність вимілоги перенесено в шлейф виявлений в ньому зарювань; 2 даний хлор, тобто яка кількість волога WS2, кг/дм - зменшується трудомісткість виконання робіт. або мм/см 2, перетекла з верхньої підзони в нижню Джерела інформації за час t після внесення індикатора: 1. Водообмен в гидрогеологических стр уктура х WS1mS 2 "Украины. Методы изучения водообмена/ Отв. WS2 = . (5) ред. В Μ.Шестопалов. Киев, На укова думка, 1988. mS1 2 - 272с. Стовпчик міченої вологи WS2, мм/см , сформу2. Водообмен в гидрогеологических стр уктура х вався в нижній підзоні. На всій глибині проникнени чернобыльская катастрофа (в 2-х частях)/ Отв. ня індикатора, від поверхні землі до нижньої граред. академик НАН Украины В.М. Шестопалов. ниці шлейфа, за цей час сформувався стовпчик Киев, Карбон Лгд, 2000. - 622с. води, що рухається до горизонту ґр унтови х вод і 3. Прилад для визначення об'ємного вологовкількісно визначає швидкість перетікання вологи, 2 місту і нейтронно-поглинальних параметрів геолоVt , мм/см : гічних середовищ. Звольський С.Т., Кулик В.В., W (h - h 0 ) Месропян B.C., Майстренко Заявник ІГФ НАНУ. Vt = S2 3 (6) h3 - h2 Дата прийняття рішення про видачу деклараційного патенту 16.07.01. При такому темпі формування стовпчика міченої вологи, за рік (365 діб) його висота, яка визначає собою модуль інфільтраційного (атмосферно 7 Комп’ютерна в ерстка Н.Трухан 50951 8 Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601