Поиск воды. Метод «Химбур»

Поиск воды. Метод «Химбур»

Найти воду на Ижорской возвышенности? Легко!

Можно позвать экстрасенсов, умеющих потешно выпучивать глаза и совершать завораживающие пасы руками. Или лозоходцев с ивовыми прутиками, а лучше с алюминиевыми рамками всевозможных хитроумных конструкций, с конденсаторами и катушками. Можно довериться псевдо-геофизикам с левыми приборами, якобы определяющими с поверхности не только глубину залегания, но и химический состав подземных вод.

Этих чудаков объединяет одно – неспособность объяснить, что, как и почему они делают. У нас к таким товарищам интерес особый, зоологический. При любой возможности мы их предсказания проверяем. Результат всегда одинаков. Нулевой.

Метод поиска подземных вод основанный на вере, это не наш метод.

Наш метод принципиально иной. Так сказать, практико-математический.

Он основан на богатом практическом опыте строительства водозаборных скважин и творческом применении знаний по географии, геологии, гидрогеологии, гидрогеохимии, гидродинамике и десятка других сопредельных дисциплин.

За годы работы накопились обширные сведения о геологическом строении Ижорской возвышенности, о водах, их химических  составах в разных точках и на разных глубинах. Обобщение накопленной информации позволило создать трехмерную электронную модель Ижорской возвышенности, охватывающую территорию от Финского залива на севере до города Луга на юге; от города Кингисепп на западе до города Тосно на востоке (рис.1).

Модель построена на базе топографической карты масштаба 1:200000. Абсолютные высоты выделены цветом. Определенному интервалу высот соответствует свой цвет, в нижнем правом углу - справочная шкала. Для удобства, кружочками отмечены некоторые населенные пункты. Числовые значения на осях X и Y – координатная сетка для привязки подземных объектов.

Чем хороша модель?

В отличие от космической съемки ничто не мешает анализировать дневную поверхность, нет населенных пунктов, лесных массивов, дорог. Рельеф подсказывает направление движения инфильтрационных вод, места их возможной разгрузки. Как на ладони видны долины рек, линии трещин и разломов.

При желании можно изменить вертикальный масштаб, посмотреть на возвышенность под любым углом, справа, слева, сверху, снизу.

Разрезать на части (рис. 2).

Построить профиль через любую точку (рис. 3).

Заглянуть внутрь. Посмотреть на рельефы коренных пород и водоносных пластов, привязав их по координатам и высотам к дневной поверхности, проследить пути миграции подземных вод (рис. 4).

Оценить содержание в водах, например, железа на определенном глубинном интервале (рис. 5).

Или территориальное распространение марганца на определенной высотной отметке (рис. 6) и много еще чего.

Для решения прикладных задач на базе модели Ижорской возвышенности разработаны специальные электронные геологические и гидрогеохимические карты, позволяющие определять высотные отметки подземных рельефов коренных пород, водоносных пластов, рассчитывать химические составы подземных вод.

Картографический материал позволяет прогнозировать гидрогеохимическую обстановку в любой точке Ижорской возвышенности в интервале глубин от 5 до 40 м.

Как создается прогноз, продемонстрируем на конкретном примере.

Предположим, надо узнать на какой глубине, в каких породах,  и какого качества имеются воды в точке А.

Первым делом строим геологический разрез.

Для этого открываем фрагмент топографической карты, отмечаем крестиком точку А, и по изолиниям на карте определяем ее высотную отметку. Получаем h абс.= 94 м. (рис. 7)

Открываем карты рельефов коренных пород различных стратиграфических горизонтов, определяем высотные отметки границ Лужского (D2lz), Наровского (D2nr) горизонтов девонских отложений, а также верхней границы ордовикских отложений (О2).

Получаем для точки А:

Н D2lz = 89 м. (рис.8)

Н D2nr= 83 м. (рис. 9)

Н О2 = 80 м.(рис. 10)

 

На специальном бланке, имеющем две шкалы (шкала слева – абсолютные высотные отметки в метрах от уровня Балтийского моря, справа – глубина в метрах от поверхности), отмечаем границы стратиграфических горизонтов. Заносим в соответствующие графы текстовые описания пород и их условные обозначения.

Получаем прогнозный геологический разрез (рис. 11).

Теперь приступаем к водам.

Открываем гидрогеологическую карту.

Для удобства она разбита на 19 полигонов, каждый из которых отражает обстановку в определенном  территориальном и глубинном интервале, в пределах которого находится только один водоносный пласт. Границы полигонов обозначены линиями разного  цвета.

Оставляем те из них, внутрь которых попадает точка А.  

В нашем случае таких полигонов восемь.

Следовательно, в точке А в интервале глубин 94-54 м. находится восемь водоносных пластов (рис. 12).

Определяем высотную отметку каждого водоносного пласта.

 

для сиреневого - h пл.= 83 м.
для коричневого - h пл.= 76.5 м.
для голубого - h пл.= 73 м.
для темно-синего - h пл.= 70 м.
для синего - h пл.= 80 м.
для черного - h пл.= 65 м.
для сине-зеленого - h пл.= 60 м.

Дополняем геологический разрез информацией о глубинах залегания водоносных пластов, выделяя воды голубыми полосочками.

Получаем прогнозный гидрогеологический разрез (рис. 14).

Теперь определяем химический состав подземных вод.

Для каждого полигона (водоносного пласта) построены гидрохимические карты, отражающие концентрацию в водах и распространение по территории 24 различных химических элементов и веществ.

Для этого последовательно открываем карты рельефов водоносных пластов, и по изолиниям определяем отметки, где они будут находиться в точке А. 

 

Так для оранжевого полигона  - h пл.= 80 м. (рис. 13)

Открываем комплект гидрохимических карт знакомого нам оранжевого полигона, переключаем карту-подложку в черно-белый цвет и определяем по изолиниям содержание интересующих нас элементов: железо Fe = 1.1 mg/l (рис. 15), марганец Mn = 150 mkg/l (рис. 16), гидразин N2H4 = 40 mkg/l (рис. 17). И так далее.

Сводим цифры в таблицу (рис. 18). 

Получаем прогнозный химический состав воды в точке А на глубине 14 м.

Повторяем операцию для остальных водоносных пластов и дополняем гидрогеологический разрез информацией о химических составах вод.

Получаем прогнозный гидрогеохимический разрез (рис.19).

Выделяем красным цветом значения элементов, содержание которых превышает ПДК оговоренных в действующих Гигиенических  нормативах ГН 2.1.5.1315-03, дополняем разрез текстовой информацией об аномалиях статических уровней и пластовых дебитах (надписи  зеленого цвета), ставим круглую синюю печать.

 

Получаем красивый по форме и богатый по содержанию документ отражающий информацию в каких породах, на какой глубине, и какого качества имеются воды в точке А (рис. 19).

 

Теперь можно надувать щеки и раздавать советы.

Для водоснабжения частных домов вблизи точки А лучше всего подойдут скважины глубиной 18 или 29 метров, там, где минерализация вод минимальна (рис. 19). В первом случае наблюдается легкое превышение ПДК по железу, во втором – по марганцу, но превышения столь невелики, что жизнь особо не осложняют.

Молодым бурильщикам, гордым хозяевам малогабаритных буровых установок и любителям экологически чистых нанопластиковых труб следует обратить внимание на то, что на глубине 21 м. имеются безнапорные воды (рис. 19). Стоит их вскрыть, как вышележащие воды вместе с вмещающими породами мгновенно устремятся в безнапорный пласт. При этом происходит прихват бурового снаряда и обсадных труб, да так, что можно назад и не вытащить, остаться без денег и инструмента. А если не обеспечить надежную герметизацию затрубного пространства, то можно устроить местную экологическую катастрофу – сбросить воду из ближайших колодцев и мелких скважин. Едва ли аборигенам  такое понравится. Хорошо, если только морду набьют.

Закономерен вопрос. Оправдываются ли прогнозы?

Откроем секрет. Гидрогеохимический разрез (рис. 19) был составлен три года назад для центра пос. Высокоключевой, когда мы только начинали обкатку электронных карт. За это время в радиусе 400 м. были пробурены 3 контрольные скважины на разные водоносные пласты.

О качестве прогноза судите сами (рис. 20, рис. 21, рис. 22).

Естественно мы многократно проверяли точность прогнозных карт в разных точках Ижорской возвышенности. Помогали нам дружественные буровые компании, частники и даже начинающие бурильщики. Результаты получались, где лучше, где хуже, ведь природа сложнее и многообразнее компьютерной модели. Но по всеобщему признанию, в общем и целом, получился вполне рабочий вариант.

Да и с чем сравнивать? С писульками лозоходцев?

Каждый год прогнозные карты уточняются, по мере накопления статистического материала создаются новые. В прошлом году мы приступили к созданию трехмерных моделей отдельных водоносных пластов, учитывающих не только гидрогеохимию, но и гидродинамику подземных вод.

На сегодняшний день (декабрь 2015 г.) построены геологические, гидрогеологические и гидрогеохимические электронные карты территорий, отмеченных на рис 23.

Теперь вроде все. Осталось прославиться в веках. Посему – стишок

Как найти воду на Ижорском плато?
Мы  отвечаем – очень легко!
Метод «Химбур» для этого есть,
Карты, модели, всего и не счесть!