 |
 |
 |
 |
Для характеристики процессов перемещения подземных вод в водоносных горизонтах и комплексах применяются следующие понятия:
- действительная скорость потока -средняя (результирующая) скорость перемещения молекул воды в порах по направлению потока в проекции на плоскость, примерно параллельную кровле (верхней границе) или подошве (нижней границе) водоносного слоя или горизонта;
- время водообмена - время,необходимое для смены всего первоначального объема воды в поровом пространстве горизонта на равный новый объем воды;
- возраст подземных вод-отрезок времени от попадания воды в горизонт до текущего момента времени.
Воды глубоких горизонтов, которые могут использоваться для захоронения жидких РАО, находятся под напором. Уровень таких подземных вод в скважинах, вскрывающих горизонт, устанавливается значительно выше кровли горизонта. Возникновение напора обусловлено гидростатическим и гео-статическйм давлением, фильтрационным сопротивлением пористых пород движущимся в них подземным водам, развитием тектонических напряжений в земной коре. Естественно, что для формирования напорного режима необходимо наличие в разрезе водоупорных горизонтов и комплексов, препятствующих перераспределению подземных вод по вертикали.
Пресные воды, залегающие на глубинах первых десятков метров и тесно связанные с поверхностными, с увеличением глубины приобретают напорный характер, сменяются слабо-содеными водами, имеющими затрудненную связь с поверхностными. Ниже, обычно на глубинах более 1000 м, залегают соленые воды (рассолы). В анионном составе вод верхней часги разреза преобладают гидрокарбонаты, глубже отмечается появление сульфатов, а еще глубже преобладают хлориды. Аналогична смена и катионного состава, хотя и менее выражена: в верхних горизонтах преобладают кальций и магний, а в наиболее глубокозалегающих -натрий и кальций. Наблюдаются определенные закономерности поведения с глубиной различных компонентов, находящихся в микроконцентрациях: содержания железа, марганца, кремнезема, бария, многих металлов с глубиной уменьшаются, содержания брома, калия, стронция, радия с глубиной увеличиваются. Значения окислительно-восстановительного потенциала с глубиной уменьшаются, исчезает кислород, в водах накапливаются азот, метан, сероводород, углекислый газ, тяжелые углеводороды. Залежи нефти и газа, возникающие в глубоких водоносных комплексах, при определенных условиях способны сохраняться в течении миллионов лет.
Исследования режима и состава подземных вод мощных толщ осадочных пород, опыт разведки и разработки нефтегазовых месторождений, месторождений пресных и ио-до-бромных вод дали основания геологам выделигь этажно расположенные гидродинамические и газогидрохимические зоны, различающиеся по режиму и происхождению подземных вод, их составу, природе энергетического потенциала, проявляющегося в формировании напора, движении подземных вод (рис. 1).
Известны различные классификации зон подземных вод, предложенные Н. К. Игнатовичем, Н. А. Гатальским, Ю. В. Мухиным, Г. Ю. Валуконисом, Г. В. Богомоловым, Н. К. Зайцевым и др., используюпщх различные классифицирующие признаки [23]. В обобщенном виде выделяются зоны свободного (активного) водообмена, затрудненного водообмена и застойного режима (весьма затрудненного водообмена).
Зона свободного водообмена занимает верхние части разреза до глубин первых сотен метров (зона аэрации, грунтовые воды, межпластовые безнапорные и пластовые напорные воды). Природа энергетического потенциала гидростатическая, генезис (происхождение) вод инфильтрацион-ный: воды поступают в систему за счет инфильтрации осадков в области питания, затем перемещаются по слоям и горизонтам в направлении области разгрузки. Напор (гидростатическое давление) в напорных горизонтах развивается в результате различия высотных отметок области питания и области разгрузки, фильтрационного сопротивления пород движущимся водам, геостатической нагрузки. С точки зрения захоронения промстоков, интерес представляют нижние горизонты зоны, скорость движения вод в которых характеризуется значениями не более нескольких метров в год, время водообмена и возраст подземных вод оценивается тысячами и десятками тысячами лет.
Зона затрудненного в о д о о б м е н а - промежуточная между зоной свободного водообмена и застойного режима, залегает в большинстве случаев на глубинах от нескольких сотен до тысячи-полутора тысяч метров. В пределах зоны воды движутся от областей инфильтрации к погруженным частям бассейна со скоростями от единиц сантиметров до нескольких метров в год. Природа энергетического потенциала-гидростатическая. В формировании ресурсов подземных вод наряду с водами инфильтрационного генезиса верхней зоны определенную роль играют и седиментационные воды (захороненные воды «захвата»), оказавшиеся в поровом пространстве пород при их образовании в бассейнах осадконакоп-
Наименование зоны
Характерные глубины залегания
Характеристики подземных вод и их происхождение
Природа энергетиче-, ского потенциала и характер движения вод
Время полного водообмена, лет
Характерные скорости движения вод
Возможность захоронения промстоков
== Зона свободного s==
(активного).
водообмвна г 1
\ I- -1-I-•-1--I-
Первые
сотни пг до тысячи m метров
Пресные инфильт- Гидростатический, От первых i От единиц В исключи-
рационные воды, в движение от об- десятков , до десятков тельных слу-нижней части мине- ласти питания до и сотен м/год I чаях в нижней
рализованные области разгрузки до тысячи i части
I I
I [
до 1 5-
. -У. 7.-2 тыс. М
\ Минерализованные в верхней части ; древние инфильт-I рационные, ниже седиментационные и элизонные
Гидростатический, движение от областей питания к погруженным частям бассейна
Тысячи От долей , Возможно при и десятки , до первых -благоприятных тысяч лет i метров в год условиях
-зона замедленногОу-:водообмена• (застойного=5= " режима). . \
От 1,5-2 ДОЗ-5 тыс. м и глубже
I Тектоногидравли-
i I ческий и геостати-
Высокоминерализо-; ~,„ГсГрТ ванные, првимуще-
ственно седимента-ционные и элизон-, ные
"1-7X71
I I „ 1.
витием тектони-i ческих напряжений, характеризу-1 ется изменением i направления во j времени
Миллионы лет
Сантиметры в год
Возможно при благоприятных условиях
Рис. 1. Вертикальная зональность подземных вод
* Примечание, для 2 нижних зон рассматривается водообмен с выше- и нижезалегающей зоной.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84