Способ определения скорости и направления движения подземных вод

 

Союз Сееетскнк

Соцналнстнческнв

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 22. 12. 78 (21) 2700366/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.1280. Бюллетень Н9 48

Дата опубликования описания 311230

01 Ч 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК SS0. 83 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е. С. Анциферов, Г. Ю. Валуконис и В. Г. Лизанец (71) Заявитель

Рязанский сельскохозяйственный институт им.проф. П. A. Костычева (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ CKOPOCTH И НАПРАВЛЕНИЯ

ДВИЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Изобретение относится к области динамики подземных вод и может быть использовано в гидрогеологии, инже,нерной геологии, гидромелиорации и других смежных областях, преимущественно при исследовании грунтовых и других неглубоких залегающих подземных вод

Известен способ определения направления и скорости движения подземных вод, основанные на бурении трех скважин, расположенных по углам треугольника, и одной скважины, расположенной в центре треугольника, введением в эту скважину индикатора и 15 последующим наблюдением за изменением его концентраций в остальных скважинах. При этом направление движения подземных вод определяют по картам гидроизогипс и гидроиэопьез: поток 20 в любой точке направлен под прямым

Углом к этим изолиниям f 1) .

Все определения истинной скорости движения подземных вод производят различными способами: химическим, 25 электрометрическим, иэотопным и др.

Наиболее прогрессивными являются иэотопные методы в связи с их высокой точностью и экономичностью. Известен способ определения скорости 30 и направления подземных водных потоков (2). Согласно этому способу в скважину, расположенную в центре треугольника, закачивают раствор, содержащий радиоактивную соль, а в периферийных скважинах определяют интенсивность гамма-излучения с помощью счетчика Гейгера-Мюллера.

Основным недостатком прототипа, как и других известных способов, основанных на введении в поток подземных вод индикаторных веществ, является заражение природной среды в данном случае радиоактивным веществом. Это недопустимо применительно к потокам грунтовых и напорных вод, используемых для питьевого водоснабжения. Кроме того, используется сложная радиометрическая аппаратура и требуется соблюдение специальных мер техники безопасности при проведении самих работ.

Целью изобретения является исключение необходимости ввода в подземный поток загрязняющего индикатора и получение дополнительных сведений о тепловых характеристиках водоносного горизонта.

Указанная цель достигается тем, что в пусковую скважину помещают

792197

Q° . 1

Л.(Т - Т„), Составитель Э. Волконский

Редактор Н. Коляда Техред A.Áàáèíåö Корректор М. Демчик

Заказ 10132/46 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 термоэлемент и измеряют температуру пластовой воды, а в наблюдательных скважинах иэмеряют ее температуру и по характеру изменения теплового поля в пространство и. времени судят о гидродинамических параметрах водных потоков и тепловых характеристиках водоносного горизонта. Для повышения точности определений времени в зависимости термоэлемент включают и выключают периодически. Это позволяет получить термограммы синусоидного типа, фазы которых сдвинуты во времени в различных наблюдательных скважинах. Наличие нескольких максимумов и минимумов на термограммах дает возможность получить несколько расчетных значений времени, найти среднее значение времени и определить погрешность.

Теоретической основой предлагаемого способа является исключительно

-высокая удельная теплоемкость и незначительная теплопроводность воды, с одной стороны, и небольшая теплоемкость и теплопроводность пород (минералов), с другой. Вода обладает наибольшей иэ всех природных веществ теплоемкостью.

При лабораторном опробовании способа и фильтрации воды со скоростью

0,5-2,0 м/ч при разнице температур всего 1 С (чувствительность термодатчика + 0,1 С) скорость фильтрации по тепловым расчетам во всех случаях совпадала с ее определениями прямым гидравлическим методом до втор го знака после запятой включительно.

Это выше возможностей известных индикаторных методов. Кроме того, нужно Отметить, что в глинистых водоносных пластах многие индикаторные методы вообще "не работают", так как индикатор полностью или частично адсорбируется дисперсным глинистым и органическим веществом.

Однако в некоторых водоносных горизонтах присутствуют минералысульфиды, окислы железа, характеризующиеся повышенной или пониженной теплопроводностью по сравнению с водой. Поэтому при медленной фильтрации для одних и тех же расстояний и .проницаемостей амплитуда колебаний температуры на термограммах буд т различна.

Таким образом, по термограммам можно судить о некоторых тепловых характеристиках водоносного горизонта.

Практические расчеты ведут по известной зависимости: где Л вЂ” абсолютный коэффициент теплопроводности; количество прошедшего тепла;

10 1 — толщина слоя породы (длина пути фильтрации) время прохождения теплового потока;

Т - Т вЂ” падение температуры на

Ъ противоположных плоскостях слоя пор.

Полезность заявленного способа прежде всего в том, что он исключает загрязнение природной среды и расши;@ ряет диапазон применения термометрических методов. В то же время он достаточно прост в осуществлении, повышает точность поределений и>позволяет получить дополнительную информацию о параметрах пласта.

Формула изобретения

1. Способ определения скорости и направления движения подземных вод, включающий наблюдения за водным пото® ком не менее чем в трех скважи х, расположенных по углам треугольника в центре которого размещена пусковая скважина, отличающийся тем, что, с целью исключения необхо35 димости ввода в подземный поток загрязняющего индикатора и получения дополнительных сведений о тепловых. характеристиках водоносного горизонта, в пусковую скважину помещают

4Q термоэлемент, изменяют температуру пластовой воды, а в наблюдательных скважинах измеряют ее.температуру, и по характеру изменения теплового поля в пространстве и времени судят о гидродинамических параметрах водных потоков и тепловых характеристиках водоносного горизонта.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что термоэлемент включают и выключают периодически.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 131418, кл. E 21 В 47/02, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

55 Р 90314, кл. С 01 V 5/00, 1964 (прототип)