Минералды сулар 2 страница

Ұңғымадағы су қатты құйылған жағдайда, яғни су атқақтап, құбыр шетінен 5-10 сантиметрге дейін көтерілген жағдайда ұңғыманың өнімділін анықтау үшін сызғышпен немесе метрмен құбыр шетінен атқылаған бұрқақтың биіктігін дәлме-дәл өлшеп алу жеткілікті. Ал құбырдың диаметрін тікелей өлшеу арқылы ғана анықтау керек, әйтпесе өрескел қателіктерге жол берілуі мүмкін. Өлшеу жұмыстарының қорытындысы негізінде ұңғыманың өнімділігін шамамен Ю.В.Мухин ұсынған формула негізінде анықтауға болады:

Мұндағы:

d – атқылап жатқан ұңғымадағы құбырдың ішкі диаметрі (дм);

l – бұрқақтың биіктігі (см).

Өздігінен сыртқа шықпайтын ұңғымалардың өнімділігін анықтау үшін суды сорғымен (насоспен) сыртқа ағызу керек. Мұндайда сыртқа ағызылған суды арнайы өлшеуін ыдыстарға құю арқылы өлшейді. Өнімділігі өте жоғары ұңғымаларда әр түрлі арнайы су өлшеуіш құралдары пайдаланылады.

Ұңғымалардағы жерасты суларының температурасын анықтау. Аса терең емес ұңғымалардағы (тереңдігі 100 метрге дейінгі) су температурасын анықтау үшін бастау термометрі пайдаланылады. Мұндай құрал туралы да Мухин тәптіштеп суреттейді. Оның кәдімгі термометрден айтарлықтай айырмашылығы жоқ, тек түбінде цилиндрі бар темір жиектемеге бекітіледі, бастау термометрі пайдалануға аса ыңғайлы (48-сурет). Ол судың деңгейін де, оның температурасын да бір салғаннан-ақ анықтауға мүмкіндік береді. Бастау термометрі цилиндрінің жоғарғы жағында су кіретін шағын саңылау бар. Сол саңылауға кірген судың температурасы өлшенеді. Мұндай термометр ұңғымадағы өлшенетін судың температурасын 2-3 минутқа дейін сақтайды. Осы уақыт аралығында термометрді ұңғымадан алып, есептеу керек. Есеп дәл шығуы үшін 10-15 минуттан кейін термометрді ұңғымадағы суға тағы да бір рет салу керек. Егер олардың арақатынасы термометр бөліктерінің екеуіне тең болса, онда тағы да өлшеуге тура келеді. Есеп дәл болған жағдайда бір бөлектен аспауы тиіс.

Ережеге сай, әр сулы қат-қабаттағы судың температурасын жеке-жеке өлшеу керек. Егер ұңғыма бір қуатты сулы қат-қабатты ашатын болса, температураны үш түрлі тереңдікте өлшеген жөн: су деңгейінен 2-3 метр тереңдікте, сулылық қабатының ортасында және ұңғыма забойынан сәл биіктегі оның табанында. Бұл тереңдіктердегі температураны мүмкіндігінше бірінен кейін бірін өлшеген жөн. Бір ауысым немесе бір күн ішінде өлшенгені дұрыс.

48-сурет. Термометр

Егер бастау термометрі жоқ болса, тексеруге өзге құралдарды пайдалануға болады. Паспорт термометрлер, яғни пращ, ауа термометрі, «психрометрлік» термометр немесе кәдімгі су өлшейтін құрал немесе дала температурасын анықтайтын термометрді пайдалануға да болады. Ондай термометрлерге бастау термометрінікі сияқты жиектеме жасалады. Ол қаңылтырдан немесе түтіктен жасалады. Сынапты түйіршік мақтамен оралады. Термометрді жиектемеге салып, жайлап резеңке немесе өзге де иілгіш материалдың көмегімен бекіту керек.

Өлшеу жұмыстарын бастамас бұрын термометрдің қанша уақытқа дейін температураны өзгертпей ұстап тұра алатынын анықтап алу керек. Ол үшін термометрмен қандай да бір су айдынындағы (өзендегі, жылғадағы немесе су қоймасындағы) судың температурасы өлшеніп, термометрді шығарып алғаннан кейін сағатқа қарап отырып, қанша уақыт аралығында сынап бағанасының түсетіні анықталады. Зауыттан шығарылған бастау термометрлерімен жұмыс жасамас бұрын да осындай тексеру жұмыстарын жүргізіп алу маңызды.

Егер ұңғыма өте терең болса және бастау термометрін ұңғымадан шығарып, есеп жасауға көп уақыт керек болса (өлшенген температураның сақталуынан да көп уақыт қажет болса), ұңғымадағы судың температурасын өлшеу үшін мұндай термометрді пайдаланудың қажеті жоқ. Мұндайда «баяу термометр» деп аталатын құрылғыны пайдалану керек. Ол өлшенген температураны 5-10 минутқа дейін және одан да ұзақ сақтайды. Мұндай құрылғының кәдімгі термометрден айтарлықтай айырмашылығы жоқ. Су өткізбейтін жиектемесі бар, құрғақ оқшаулаушы материал толтырылған кәдімгі термометр. Ондай құрылғыны бастау термометріне қарағанда су ішінде ұзағырақ ұстау керек.

Алдымен баяу термометрдің әр өлшенген температураны қашанға дейін өзгертпей сақтап тұратыны анықталуы тиіс. Оны анықтау бастау термометрінікімен бірдей. Температураны өлшеу мен тереңдік те дәл сондағыдай.

Тереңдігі 100 метрден асатын терең ұңғымалардағы су температурасын өлшеу үшін кәдімгі бастау термометрлері мен баяу термометрлер қолданылмайды. Өйткені ондағы судың қысымы бірнеше атмосфераға тең болады. Ал жаңағыдай термометрлер тереңдікке тасталған уақытта қысымға шыдамай, бұзылып немесе сынып кетеді. Тіпті, термометр су қысымына шыдаған күннің өзінде де ол температураны шынайы қалпынан жоғары етіп көрсетеді. Олай болатыны, жоғарғы қысымның салдарынан сынап салынған резервуар тарылады да, соның әсерінен сынап бағанасы көтеріледі. Жүргізілген тәжірибелердің нәтижесіне назар аударатын болсақ, 400 метр тереңдіктегі ұңғымаларға сырты герметикалық материалмен қапталмаған термометрлер салынған уақытта өлшенген температураның шынайы температурадан 3,8 градусқа жоғары болғанын байқауға болады.

Аса терең ұңғымалардағы су температурасын өлшеу үшін термокаротаж немесе арнайы «тереңдік» термометрлері қолданылады. Олар үлкен қысымға есептеліп жасалады және сырты герметикалық түрде термометрлік гильзалармен қапталған. Олардың ішіне баяу немесе максималді термометрлер салынады.

Термометрлік гильза металл (болат, жез) цилиндр түрінде болып келеді, оның ішіне суға тасталар алдында бірнеше термометр салынады. Ол термометрлер арнайы сауытқа бекітіледі. Гильза ұңғымадан алынғаннан кейін оны ашып, ішінен термометрді алады да, сол арқылы температураның шамасын өлшейді. Гильзаға баяу немесе арнайы максималді термометрлерді де орналастыруға болады. Максималді термометрлерді ұңғымаға салмас бұрын суытып алады, ол ұңғымадағы судан суық болуы керек. Термометрлік гильзаның жан-жағында бағыт көрсетушісі бар, ал төменгі жағы ауыр болып келеді. Бұл өлшеу кезінде ұңғыманың ортасында тік тұруы үшін керек. Термометрлік гильзаны түсіру және шығару жұмыстары диаметрі 3-5 миллиметрлік жіңішке болат трос арқылы жүргізіледі. Ал арнайы есептеуіш құрал гильзаның қаншалықты тереңдікке түскенін көрсетіп тұрады.

Кәдімгі бастау термометрлері, баяу және максималді термометрлерден басқа, ұңғымадағы температураны өлшеуге электротермометрлерді де пайдалануға болады. Электротермометрлер өте дәл өлшейді. Соған қарамастан, гидрогеологиялық зерттеулер кезінде мұндай термометрлер кеңінен қолданылмайды.

Бұрқақ түріндегі ұңғымалардағы суды күндізгі уақытта термометрді су сорғысына салу арқылы өлшейді. Оны бастау термометрімен және жиектемесі жоқ термометрмен өлшеуге болады. Жиектемесіз термометр болса, тез арада, судан шығара сала немесе тіпті термометр су ішінде болған уақытта есептеген жөн. Жиектемесі жоқ термометрді су ішінде 3-5 минут ұстаса жеткілікті. Аса терең емес ұңғымалардағы судың температурасын өлшеген уақытта ауа температурасын да өлшеген жөн.

Су тарту кезінде температураны өлшеу бұрқақ түріндегі ұңғымалардағы су температурасын өлшегенмен бірдей. Яғни, сорғыдан келетін судың ішінде өлшенеді. Су тарту кезіндегі температураны су тартудың басында, ортасында және аяғында өлшеген жөн. Егер су тартуды желонкамен жасайтын болса, су температурасын желонка судан шығарылған бетте өлшеу керек. Олай жасау мүмкін болмаған жағдайда желонкадан құйылатын ыдыстағы су температурасы өлшенеді. Сутарту кезіндегі су температурасын су тарту журналына жазып отырады. Онымен бір мезгілде ауаның да температурасы өлшенуі керек.

Кенді тау жыныстарының су өтімділігін анықтау

Кенді тау жыныстарының су өтімділігі зертханада және дала жағдайында анықталады.

Суөтімділікті зертхана жағдайында анықтау. Тау жыныстарының су өтімділігі зертханада тау жынысы үлгілерін арнайы пробиркаларға салып, солардың сүзілуін бақылау жолымен жүргізіледі. Бұл мақсатта Г.Н.Каменскийдің аспабы мен СПЕЦГЕО құрылғысы жиі пайдаланылады.

Каменскийдің аспабы. Каменскийдің аспабы 49-суретте бейнеленген. Түбі бітеу металл цилиндрге фильтрлі тор (сетка) орнатылады. Ол тор құрылғының түбінен 5 см жоғары темір шеңбермен бекітіледі. Ал жан-жағындағы қабырғасына үш резеңке түтікше орналастырылады, ал олардың келесі ұшы әйнек түтікшелермен жалғасады (1, 2, 3). Түтікшелер цилиндрдің сәйкес қимасындағы судың пьезометрлік қысымын өлшеу үшін керек. Цилиндрдің екінші жағындағы жанында иілген жер (5) бар, ол түтікшеге (6) жалғанған. Соның көмегімен аспапта су деңгейі тұрақты болады. Тура сондай иілген тұс (7) цилиндрдің төменгі жағындағы тор астында да бар. Ол резеңке түтікшемен (8) жалғасады, ал оның бір ұшы стақанға салынады. Бұл құрылғы алдымен құмға судың сіңуіне ықпал етсе, кейіннен фильтрден өткен судың көлемін өлшеуге мүмкіндік береді.

49-сурет. Каменский аспабы.

Бұл тәжірибені жасамас бұрын аспапқа грунт салынады. Табиғи жағдайға жақын, яғни сулы қат-қабаттағы құм сиықты етіп жасау үшін аспапқа грунтты салмас бұрын оның барынша сулануына көңіл бөлу керек. Операцияны төмендегі тәртіппен жасаған дұрыс:

1. Пробирканың төменгі жанындағы иілген жерге (7) резеңке түтікті (8) жалғау керек, ал оның ұзындығы аспаптың жоғарғы жағына дейін жетуі тиіс. Ал түтікшенің келесі ұшын стақанға салып қою керек.

2. Су құйылған резервуарға (шыны бөтелке, металл бөшке) резеңке түтікшені (9) жалғап, оған қысқышты кигізу керек (10).

3. Цилиндрге бетіне дәке жабылған торлы шеңберді тастап, құрылғының төменгі бөлігіне су толтыру керек. Ол үшін реттеуші түтікшесі бар стақанды тордың деңгейіне дейін көтеріп, осы қалыпта стақанды штативке бекіту жеткілікті.

4. Тәжірибеге алынған грунтты мұқият араластырып, сәл биіктіктен цилиндрдің ішіне аз-аздан салып, оның тор аумағына тегіс жайылуын қамтамасыз ету керек. 2-3 см грунт сепкеннен кейін оны грунттан 3-5 см жоғары тұрып, оған тасталатын ағашпен жеңіл ғана таптаған жөн.

5. Цилиндрге құм толған сайын түтікшелі стақан бекітілген штативті (8) көтеру арқылы оны суландырады. Судың тамшылау жолымен барғанын қадағалау керек.

6. Құмға су сіңіп жатқан уақытта пьезометрлік түтікшелерге судың толуын да қадағалаған жөн және оларда ауа қалып қалмауына назар аудару маңызды. Түтікшелердегі ауаны шығару үшін жалғап тұрған резеңке түтікшені қысу керек немесе құрылғыны тұтасымен бір жағына қисайту арқылы да ауаны шығарып тастауға болады.

7. Құмды пьезометрге арналған жоғарғы саңылау жабылғанға дейін құю керек.

8. Құмның жоғарғы жағына қалыңдығы 2-3 см гравий себу керек, ол құмды су шайып кетпеуі үшін қажет.

9. Құм толтырылғаннан кейін қысымды су құмның үстіне шыққанға дейін көбейту керек. Ол үшін штативтегі стақанды жоғарғы иілген тұстан (5) да жоғары көтеріп, штативті сол күйінше бекіткен жөн. Құмның үстінде су пайда болысымен төменнен су жіберуді доғару керек. Түтікшені (9) уақытша қысқышпен (10) қысып, оны цилиндрдегі суға түсіру керек.

10. Құрылғының жоғарғы иілген тұсына (5) дейін су толғаннан соң (артық су содан шығып кетеді), қысқыштың (10) көмегімен судың келуін азайту керек, мұндайда су суағар түтікше (6) арқылы тамшылап немесе әлсіз ғана сорғалап ағады.

11. Пьезометрлердің дұрыс жұмыс істеп тұрғанына көз жеткізу керек. Реттеуші түтікше (8) жоғарыда суреттелгендей жағдайда болса, цилиндрдегі су тыншиды да, пьезометрлік түтікшелердегі су деңгейі бірдей биіктікте болады. Егер құмның суөтімділігі жақсы болса, деңгей бірнеше минуттың ішінде реттеледі, ал өтімділігі әлсіз грунт болса, бірнеше сағатқа созылуы мүмкін. Сондықтан тәжірибе жасауға бірден кіріспеген жөн.

12. Барлық пьезометрлік түтікшелердегі деңгей бірдей биіктікке жеткен уақытта тәжірибені бастауға болады. Ол үшін реттеуші түтікшесі (8) бар стақанды аспаптағы су деңгейінен бірнеше сантиметр төмендікке дейін түсіріп, сол күйінде штативке бекіту керек. Соның нәтижесінде аздаған қысымды градиент байқалып, соның ықпалымен су фильтрден өтеді.

13. Су сүзіліп жатқан уақытта пьезометрлік түтікшелердегі су деңгейінің өзгеруін бақылау керек, ал олар белгілі бір биіктікке барып тоқтағаннан кейін оны өлшеп, журналға жазып қою керек. Бес минуттан кейін пьезометрдің көрсеткіштерін тағы да өлшеп, тағы да журналға түсіру керек. Егер көрсеткіштер бірінші рет өлшегендегімен бірдей болса, шығынды есептеуге кірісуге болады. Ал егер көрсеткіш екі түрлі болса, бақылауды тағы да жалғастырып, әр 5 минут сайын журналға жазып отыру керек. Мұндай шараны пьезометрлік түтікшелердегі су деңгейі бірдей биіктікке жеткенше жалғастырамыз.

14. Тұрақты қысым пайда болғаннан кейін фильтрленуші судың шығымын белгілі бір ыдыстың көмегімен өлшеп, оның толу уақытын секундомерден қарап тұрған жөн.

15. Шығымды өлшегеннен кейін журналға пьезометрлік түтікшелердегі деңгейдің жағдайын тағы да жазу керек. Пьезометрдің су шығымын өлшегенге дейінгі және кейінгі көрсеткіші бірдей болуы тиіс. Тәжірибе кезінде пьезометрдегі деңгей өзгеруі мүмкін. Егер өзгеріс шамалы болса, яғни 2-3 миллиметрден аспаса, есептеу кезінде орташа арифметикалық шаманы алуға болады. Ал егер одан артық болса, онда тәжірибені қайталауға тура келеді.

16. Судың шығымы мен пьезометрлік түтікшелердегі бақылау есептерін жазғаннан кейін тәжірибені басқа қысыммен қайталап көру керек. Оның көлемі стақанның көмегімен реттеледі. Алдымен төменгі шамадан бастап, бірте-бірте жоғарғы шамаға дейін жеткізген дұрыс. Әр тәжірибенің кезінде фильтрленуші судың температурасын өлшеп, өзгерген температураны анықтап отыру керек.

17. Әр тәжірибенің мәліметтері бойынша сүзілу коэффициентін есептеу керек.

18. Алынған сүзілу коэффициентінің мәнін +10 градус температураға дейін жеткізіп, температураның өзгерісін енгізу керек.

Каменский түтікшесі. Құмның фильтрлену коэффициентін анықтау үшін көп жағдайда Каменский түтікшесі деп аталатын құрылғы пайдаланылады. Диаметрі 2-4 сантиметрлік шыны түтікшенің ұзындығы 25 сантиметрге дейін жетеді, әр 1 см сайын бөліктермен белгіленеді. Бұл 50-суретте бейнеленген. Түтікшенің төменгі жағына металл шеңбердің көмегімен тор бекітіледі; қажет болған жағдайда торды дәкемен айырбастауға да болады.

Бұл құрылғының көмегімен құмның сүзілу коэффициентін анықтау төмендегі тәртіппен жүргізіледі:

50-сурет. Каменский түтікшесі

1. Түтікшені биіктігі 20-25 сантиметрлік банкаға салып, оған түтікшеге құм толған сайын аздап су жіберіп, құмның біртіндеп сулануына жағдай жасайды.

2. Абайлап, аз-аздан түтікшеге құм толтырып, оны ағашпен жеңіл ғана нығыздап алады.

3. 10 см деген көрсеткішке дейін түтікшеге құм толтырады да, оны ылғалдандырады, сосын құмның үстінен 1-2 см көтерілгенге дейін су құяды.

4. Құм шайылып кетпес үшін оның үстіне 1-2 см қалыңдықта гравий төсейді.

5. Түтікшені үстіңгі жағынан сумен толтырып, банкадан алып, шағын үстелге қойылған стақандағы суға салады.

Стақанның жанына кең, бірақ аласа ыдыс қойылады да, оған түтікшедегі деңгей түскен сайын стақанның суағар тұсынан шығатын су құйылады.

6. Секундомердің көмегімен түтікшедегі судың әр шамада өтуін белгілейді.

7. Тәжірибені тексеру үшін түтікшені тағы да суға толтырып, бақылауды қайталайды. Бақылау қорытындылары бір-біріне сай келіп жатса, құмның сүзілу коэффициентін есептейді. Ал көрсеткіш сәйкес келмесе, тәжірибені бірнеше рет қайталауға тура келеді.

Сүзілу коэффициентін төмендегі формула бойынша анықтайды:

51-сурет. анықтауға арналған график

СПЕЦГЕО түтікшесі. Құмның сүзілу коэффициентін жаппай анықтау кезінде СПЕЦГЕО түтікшесі кеңінен қолданылады. Е.В.Семенов жүйесіне кіретін бұл құрылғы төрт бөліктен тұрады: негізгі түтікше (1), төменгі қақпақ (2), жоғарғы қақпақ (3) және өлшеуін шыны цилиндр (4). Цилиндр әр 1 текше сантиметр сайын бөліктерге бөлінген (52-сурет).

52-сурет. СПЕЦГЕО түтікшесі.

С П Е Ц Г Е О түтікшесі арқылы сүзілу коэффициентін анықтау төмендегідей тәртіппен жүргізіледі:

1. Түтікшені (1) тәжірибеге алынған грунтпен толтырады. Егер құрылымы бұзылмаған сүзілу коэффициентін анықтау керек болса, түтікшеге қосындысыз грунт салынады.

2. Төменнен жоғары қарай түтікшедегі грунтты біртіндеп ылғалдандырады.

3. Өлшеуіш цилиндрге су құйып, оны түтікшенің үстіне әкеліп, мойны түтікшедегі грунттан 0,5-1 мм төменде болатындай етіп жоғарғы қақпаққа бекітеді. Мұндай жағдайда өлшеуіш цилиндр автоматты түрде су деңгейін грунттың жоғарғы жағында тұрақты ұстап тұра алады; ал су ағып, деңгей төмендеген уақытта өлшеуіш цилиндрдегі ауа көпіршігі жарылып, қажетті суды шығарып тастайды.

4. Егер цилиндрде ірі ауа көпіршіктері болатын болса, ол цилиндрдің мойны грунттың жоғарғы жағынан тым алыста тұрғанын білдіреді. Бұл жағдайда цилиндрді сәл төменірек түсіру керек, өйткені өлшеуіш ыдысқа тек ұсақ ауа көпіршіктері ғана жиналуы тиіс, ал олардың бір-бірімен ара-қашықтығы бірдей болуы тиіс.

5. Көрсетілген режимге жеткен уақытта өлшеуіш цилиндрдегі су деңгейінің межесін (шкаласын) белгілеп, секундомерге қарап отырып, белгілі бір уақыт өткеннен кейін екінші деңгейді белгілейді.

6. Сүзілу коэффициентін төмендегі формула бойынша анықтайды:

Q-судың шығыны см²

F-түткіш алаңы-28см³

Т-сүзілу сағаты,сек

7. Тәжірибені бірнеше рет қайталайды. Ал оның нәтижелерін журналға жазып отырып, сүзілу коэффициентінің орташа арифметикалық мәнін анықтайды.

Құмның сүзілу коэффициентінің шамалас мәнін анықтауды механикалық анализ жолымен жүзеге асыруға да болады.

Тау жыныстарының суөтімділігін далалық тәсілмен анықтау. Далалық тәсілдердің ішінде көп қолданылатыны – ұңғымалардан (шурфтар, шахталар және өзге де кен қазбалары) тәжірибелік су тарту. Оның мәні мынада:

Тау жынысының суөтімділігі зерттелетін учаскеге бір немесе бірнеше ұңғыманы орналастырып, оларды сулы қат-қабатына қарай тереңдетеді. Осы ұңғымалардағы суды тартады. Соның нәтижесінде жерасты суларының деңгейі төмендеп, ұңғыма маңайында депрессия шұңқыры пайда болады.

Ұңғыманың өнімділігі, сүзілу коэффициентінің көлеміне және жерасты суларының төмендеу деңгейіне байланысты. Су тарту кезінде ұңғыманың шығым су, ықпал ету радиусын да анықтап, сүзілу коэффициентін есептеуге болады.

Сутарту жеке және шоғырланған түрде болады. Жеке сутарту бір ғана ұңғымадан өндіріледі, мұндайда депрессиялы шұңқыр бақылауға алынбайды. Ал ықпал ету радиусы механикалық анализ мәліметтері негізінде жасалған есептеуіш кестеден алынады. Шоғырланған сутарту бірнеше ұңғымадан жүргізіледі, олардың орталық біреуі тәжірибе ұңғымасы болып есептеледі, су тарту осы ұңғымадан жүргізіледі де, қалғандары грунтты сулардың деңгейін бақылау мақсатында пайдаланылады. Сондай-ақ, ол ұңғымалар арқылы орталық ұңғыма маңындағы депрессия шұңқырының таралуы да бақылауға алынады.

Бақылаушы ұңғымалар сүзілу коэффициентін барынша дәл анықтау үшін керек. Өйткені, тәжірибе ұңғымасында өлшенген су деңгейі ұдайы дәл бола бермейді. Тәжірибелі су тарту кезінде алынатын сүзілу коэффициентінің шамасы орташа мән болып есептелетінін естен шығаруға болмайды.

Сүзілу коэффициенті мына фомуламен анықталады:

1. грунт суларының:

К=0,733Q(lgR-lgr₀)/2H-S₀)S₀

2. Қысымды суларының:

К=0,66Q(lgR-lgr)/mS₀

Мұнда Q-ұңғыманың шығыны

R-ықпал радиусі

r₀-ұңғыманың радиусі

S₀-су деңгейінің төмендеуі

m-сулы қабат қалыңдығы

H-грунт суларының қалыңдығы

Дата добавления: 2015-08-31