Предварительная оценка запасов подземных вод месторождения Ростань (г. Борисоглебск)
Залегает под целевым комплексом на глубине 152-168м. Представлен
переслаиванием небольших прослоев известняков с аргиллитоподобными глинами.
Прослой глин, залегающий в кровле нижнефаменской толщи изолирует, этот
водоносный комплекс от вышележащего. Характеризуется низкой водообильностью
и удовлетворительным качеством воды. В пределах месторождения “Ростань” он
не изучался, будет опробован на второй очереди работ разведочной скважиной
№ 62р. При этом будет изучена взаимосвязь девонских комплексов и изменение
химизма подземных вод в разрезе.
VI. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
4.1 Краткие сведения о месторождении подземных вод “Ростань”
На территории Борисоглебского района в период с 1964 по 1983 гг.
проводились различные гидрогеологические изыскания источников водоснабжения
и была выполнена групповая гидрогеологическая и инженерно-геологическая
съемка масштаба 1:200 000. По результатам съемочных работ к востоку от
г.Борисоглебска была откартирована неогеновая палеодолина, простирающаяся в
субмеридиональном направлении и дана подробная характеристика всех
водоносных горизонтов. При этом девонские горизонты были охарактеризованы
как бесперспективные для хозпитьевого водоснабжения вследствие низкой
водообильности и высокой минерализации воды.
Для водоснабжения г.Борисоглебска и мелких населенных пунктов используются
только четвертичные, неогеновые и меловые водоносные горизонты. Они и
рассматривались как целевые при проведении Воронежской ГГЭ в 1987-1990 гг.
поисков и предварительной разведки дополнительных источников водоснабжения
г. Борисоглебска. По результатам разведочных работ был выделен
перспективный участок “Ростань”, расположенный в 15 км от водопотребителя,
в пределах которого оценены эксплуатационные запасы подземных вод уваровско-
тамбовского горизонта (по легенде 1978 г. – ламкинский подгоризонт –
N12lm). Эксплуатационные запасы подземных вод уваровско-тамбовского
горизонта составили 44 тыс. м3/сут, в том числе категории A+B - 6 тыс.
м3/сут, C1 - 38 тыс. м3/сут. Девонские водоносные горизонты при этом
детально не изучались. Лишь на последнем этапе предварительной разведки,
при сооружении гидрогеологических кустов на целевой уваровско-тамбовский
горизонт, было пробурено две разведочные скважины №№ 42р, 43р на
нижележащий средне-верхнефаменский комплекс. Скважины были пробурены с
целью оценки качества подземных вод девонских комплексов и возможности
подтягивания минерализованных вод девона к водозабору. Результаты
опробования средне-верхнефаменского водоносного комплекса показали его
высокую водообильность в пределах переуглубленной части неогеновой
палеодолины и тесную гидравлическую связь с вышезалегающим водоносным
уваровско-тамбовским горизонтом. При этом минерализация вскрытых девонских
вод не превысила 0,5 г/дм3.
Учитывая полученные результаты по водообильности девонских отложений, при
составлении проекта на детальную разведку месторождения “Ростань”, кроме
работ по переводу запасов из категории C1 в категории A+B, были
предусмотрены работы по изучению средне-верхнефаменского горизонта. Эти
работы предусматривали оценку изменения химического состава и
фильтрационных свойств верхнедевонских известняков за пределами неогенового
разреза. В процессе выполнения ТОО “Воронежгидросервис” по договору с ОКС
администрации Борисоглебска бурения 5 разведочных скважин №№ 45-49 вкрест
развития неогеновой палеодолины была подтверждена перспективность девонских
отложений как источника централизованного хозпитьевого водоснабжения. Из-за
прекращения финансирования проведение детальной разведки было остановлено и
объем выполненных работ ограничился бурением и опробованием пяти
вышеупомянутых скважин.
В соответствии с «Программой геологоразведочных работ на территории
Воронежской области на 1999 г.», ГГП «Воронежгеология» в марте 1999 г.
приступило к составлению ПСД на детальную разведку месторождения «Ростань».
По предложению ГГП «Воронежгеология» проведение работ на участко
«Ростань» было разбито на два этапа: на первом этапе изучается средне-
верхнефаменский комплекс, на втором - уваровско-тамбовский комплекс (см.
рис. 2).
Первый этап работ разбит на 2 очереди: I очередь - оценка прогнозных
запасов водоносного средне-верхнефаменского терригенно-карбонатного
комплекса , II очередь - оценка эксплуатационных запасов этого
комплекса. При получении положительных результатов по работам первой
очереди, при отрицательных - работы второго этапа.
К настоящему времени выполнены работы I очереди первого этапа, начаты
работы второй
очереди (2005 год), которые замедлились вследствие недостатка
финансирования.
4.2 Схема размещения скважин
Рис. 2
[pic]
Как следует из схемы (на рис.2), проектный водозабор состоит из 14
скважин, располагающихся на расстоянии 300-400 м друг от друга. Общая
протяженность ряда скважин проектируется в пределах 5 км с севера на юг
(почти в меридианальном направлении). Суммарный дебит скважин составит
порядка 44000 м3/сут.
4.3 Характеристика качества подземных вод
По химическому составу воды средне-верхнефаменского водоносного горизонта в
пределах переуглубленной части палеодолины гидрокарбонатные магниево-
кальциевые с минерализацией 0,4-0,5 г/дм3. По качеству воды и в бортовых, и
в центральной частях палеодолины отвечают требованиям СанПиНа. Наиболее
новая информация о химическом составе вод представлена в анализах на основе
проб скважины 56 р.э. (таблицы 1 и 2).
|Табл|Формула |[pic] |
|ица |химического | |
|№1. |состава | |
|Резу| | |
|льта| | |
|ты | | |
|полн| | |
|ого | | |
|хими| | |
|ческ| | |
|ого | | |
|анал| | |
|иза | | |
|воды| | |
|из | | |
|сква| | |
|жины| | |
|56 | | |
|р.э.| | |
| |Карбонат-ион |<0.6 |
| |Гидрокарбонат-ион |323.0 |
| |Нитриты |<0.003 |
| |Нитраты |<0.1 |
| |Сульфаты |34.0 |
| |Хлориды |9.0 |
| |Железо |0.2 |
| |Магний |16.0 |
| |Кальций |75.0 |
| |Аммимак |<0.05 |
| |Калий |2.0 |
| |Натрий |19.0 |
| |Сухой остаток |323.0 |
| |(вычисл.) | |
| |Общая |484.0 |
| |минерализация | |
| |Кремниевая кислота|6.20 |
| |Окисляемость |0.08 |
| |пермангантная | |
| |Жесткость | |
| |некарбонатная | |
| |Жесткость |5.06 |
| |карбонатная | |
| |(мг-экв/дм3) | |
| |Жесткость общая |5.06 |
| |(мг-экв/дм3) | |
| |Водородный |7.31 |
| |показатель | |
| |Цветность, градус |10.0 |
| |Мутность |5.9 |
| |Вкус и привкус, | |
| |балл | |
| |Запах, балл |1.0 земл. |
| |Глубина |до |160,3 |
| |залегания | | |
| |водоносного | | |
| |горизонта | | |
| | |от |131,8 |
| |Индекс водоносного|D3fm2-3 |
| |горизонта | |
| |№ скважины |56 р.э. |
| |№ п/п |1 |
|Табл|Полифосфаты |<0,01 |
|ица | | |
|№2. | | |
|Резу| | |
|льта| | |
|ты | | |
|опре| | |
|деле| | |
|ния | | |
|микр| | |
|оком| | |
|поне| | |
|нтов| | |
|в | | |
|проб| | |
|ах | | |
|воды| | |
|из | | |
|сква| | |
|жины| | |
|56 | | |
|р.э.| | |
| |Фенолы |<0,0005 |
| |Нефтепродукты |<0,02 |
| |Cпав |<0,015 |
| |Cd |<0,0008 |
| |Hg |<0,0003 |
| |Co |<0,025 |
| |Ni |<0,005 |
| |Ba |<0,05 |
| |B |<0,05 |
| |Cr |<0,01 |
| |Br |<0,005 |
| |I |<0,02 |
| |Pb |<0,003 |
| |Mo |<0,0003 |
| |F |0,31 |
| |Cu |0,02 |
| |Mn |0,11 |
| |Zn |0,01 |
| |Al |<0.02 |
| |Глубина |до |160,3 |
| |залегания | | |
| |водоносного| | |
| |горизонта | | |
| | |от |131,8 |
| |Индекс водоносного |D3fm2-3 |
| |горизонта | |
| |№ скважины |56 р.э. |
| |№ п/п |1 |
4.4 Схематизация гидрогеологических условий района
Участок «Ростань» расположен на водоразделе р.р.Хопер и Ворона, являющихся
естественными дренами. Предыдущими исследованиями установлена тесная
взаимосвязь между всеми гидрогеологическими подразделениями, развитыми в
районе работ и единство режимообразующих факторов. Формирование
эксплуатационных режимов средне-верхнефаменского водоносного комплекса
будет происходить преимущественно за счет перетока из вышележащего
уваровско-тамбовского горизонта, который в свою очередь, взаимосвязан с
белогорским и четвертичными горизонтами и комплексами. Разгрузка последних
осуществляется в долины рек.
В связи с вышеизложенным, внешние границы модели на западе, юге и востоке
ограничены естественными дренами - нижнее течение р.Ворона - р.Хопер -
которые в модели реализованы как граничные условия III рода (H/Q связанные
функциональной зависимостью) (рис. 3).
Рис. 3
[pic]
Северная граница модели была удалена за пределы возможной области развития
депрессионной воронки в питающем уваровско-тамбовском горизонте и
реализована граничные условия II рода (Q=const=0).
Разработка модели осуществлялась на планшете масштаба 1:50000. Площадь
моделирования была разбита на блоки имеющие размеры от 350м • 350м до 1850м
•1500м.
Минимальные размеры блоков модели приурочены к району проектируемого
водозабора
и обусловлены необходимостью реализации в модели проектных эксплуатационных
скважин. Максимальные размеры блоков - к краевым частям модели (в связи с
этим здесь отмечаются отклонения модельного и фактического положения русел
моделируемых поверхностных водотоков). Всего было задано 37 блоков по оси J
(строки) и
35 блоков по оси I (столбцы). Общее количество блоков расчетной модели
составило 1295. Общая площадь моделирования составила 41,2x30,9 км=1273км2.
Фильтрационные свойства гидрогеологических подразделений развитых в районе
изучены в незначительном объеме и приурочены в основном к первым от
поверхности горизонтам и к краевым частям модели. В связи с этим выделение
зон с различными коэффициентами фильтрации выполнено на основе
общегеологических условий развития тех или иных отложений с учетом
имеющихся результатов определения Кф по одиночным и кустовым откачкам.
При разработке математической модели в разрезе было выделено 4-е основных
водоносных комплекса:
- в первый комплекс включены все водоносные и водоупорные
отложения четвертичного, неогенового и мелового возрастов, залегающие выше
аптекою водоупора;
второй комплекс модели представлен глинами аптского возраста;
- третий комплекс представлен валанжинскими песчано-глинистыми отложениями;
четвертый комплекс модели - известняками вернедевонского возраста.
С целью реализации в модели ламкинского водоупора, в составе первого
комплекса
выделено три слоя. Таким образом, в вертикальном разрезе моделируемой
территории
выделено - 6 слоев:
1 слой (Q + N2bg) состоящий из гидравлически взаимосвязанных между собой
и поверхностными водотоками гидрогеологических подразделений:
- современный аллювиальный горизонт;
- верхнечетвертичный аллювиальный горизонт; - нижнечетвертичный (южно-
воронежский) аллювиальный горизонт; - белогорский терригенный горизонт.
Данный слой развит по всей моделируемой территории. Плановая неоднородность
фильтрационных свойств первого слоя отражена в выделении 5 зон с
коэффициентами фильтрации от 1 до 30 м/сут. Максимальные значения Кф
приурочены к верхнечетвертичным аллювиальным отложениям, минимальные - к
области развития южно-воронежского горизонта.
2 слой (N1lm) представлен глинами тамбовского возраста имеющими
повсеместное распространение в центральной части модели. В пределах
развития данного водоупора выделено две зоны с Кф - 0,1 и 0,5м/сут, которые
отражают фациальную изменчивость отложений. Минимальное значение Кф
приурочено к центральной части области развития тамбовских глин,
максимальное - к южной и северной частям, где глины залегают в виде
маломощных прослоев в толще песков.
3 слой (n1+k1а) включает в себя водоносные уваровско-тамбовский
терригенный горизонт. Плановая фациальная неоднородность отложений
реализована в выделении 5-ти зон с Кф от 5 до 40м/сут. Максимальные Кф
приурочены к области развития переуглубленной части неогеновой палеодолины.
По мере уменьшения мощности неогеновых отложений и, соответственно,
увеличения мощности отложений апта альба, уменьшался и Кф. Первые три слоя
модели объединены в единый комплекс и имеют общий статический уровень.
4 слой модели (K1a) представлен водоупорными глинами аптского
возраста, распространенными практически по всей области
моделирования, за исключением переуглубленной части неогеновой
палеодолины (m=0м). По всей области развития аптского водоупора задан Кф =
0,01 м/сут.
5 слой модели ( K1v) представлен песчано-глинистыми отложениями
валанжинского яруса. Данный слой развит на всей площади моделирования,
минимальная мощность его отмечается в пределах переуглубленной части
неогеновой палеодолины. В плане было выделено 4 зоны с коэффициентами
фильтрации от 15 до 0,5м/сут. Максимальное значение КФ=15м/сут приурочено к
участку разведки «Махровский». Минимальное значение приурочено к восточной
части территории, к области погружения кровли девонских известняков, где
происходит увеличение мощности валанжинских глин.
6 слой модели (D3) - представлен известняками целевого средне-
верхнефаменского водоносного комплекса и развит по всей области
моделирования. Вскрытая мощность отложений достигает 30м, однако результаты
резистивиметрии показали, что мощность зоны наиболее активной
трещиноватости не превышает 15 м и приурочена она к верхней части разреза.
В связи с этим, мощность шестого слоя модели по всей территории была задана
равной 15 м. Плановая фильтрационная неоднородность этого слоя была
реализована в отношении нескольких зон с коэффициентами фильтрации от 0,1
до 75м/сут. Максимальные значения приурочены к переуглубленной части
палеодолины.
4.5 Расчет эксплуатационных запасов месторождения подземных вод “Ростань”
Учитывая сложные геолого-гидрогеологические условия участка работ, в ФГУП
«Воронежгеология» прогнозная оценка эксплуатационных запасов месторождения
“Ростань” была подсчитана методами математического моделирования. При
разработке математической модели в разрезе выделялось четыре основных
водоносных горизонта, причем с целью реализации ламкинского водоупора, в
составе первого комплекса было выделено три слоя. Таким образом, в
вертикальном разрезе моделируемой территории выделено 6 слоев.
Проведённые расчёты подтвердили возможность отбора 44000м3/сут воды на
участке «Ростань» из средне-верхнефаменского терригенно-карбонатного
комплекса верхнего девона. Максимальное расчетное понижение по намечаемому
к эксплуатации комплексу составляет 25,4м, по питающему - 23,7м (при
допустимом понижении для питающего пласта - 42,9м). Ущерб поверхностному
стоку p.p. Хопёр и Ворона не превысит 1,5% от минимального меженного их
расхода Разработанная геофильтрационная модель района работ обладает
достаточно большим запасом прочности, так как при решении прогнозных задач
задано низкое значение гравитационной водоотдачи для первого модельного
комплекса и не учитывается приток подземных вод поступающий с северо-
восточной границы района.
В силу сложности характера вычислений с использованием специализированных
программных средств, автору данной курсовой работы не было возможности
проверить точность результатов. Был выбран косвенный метод прогнозной
оценки эксплуатационных запасов месторождения: путем пересчетов на основе
более простой модели работы водозабора, абстрагируясь от тесной связи с
уваровско-тамбовским водоносным комплексом, наличия напора в средне-
верхнефаменском водоносном горизонте, а также различного дебита каждой из
14-ти скважин проектного водозабора. Во внимание принимались только
основные гидродинамические параметры.
Расчетные данные:
H = 30 м (мощность безнапорного пласта);
K = 75 м/сут (коэффициент фильтрации);
Т = 957 м2/сут (коэффициент водопроводности);
ay = 1,8*104 м2/сут (коэффициент уровнепроводности);
n = 14 скважин (количество скважин в ряду);
2? = 461 м (ср. расстояние между скважинами);
длина линейного ряда = 5950 м.
Допустимое понижение Sдоп=15 м.
Расчет производится по формуле:
[pic], где:
Qсум. – суммарный расход всех взаимодействующих скважин водозабора м3/сут.
Q0 – дебит наиболее нагруженной скважины, работающей в центре водозабора,
для которой определяется понижение уровня, м3/сут.
Q1 …. Qn – дебиты скважин, вызывающих срезки, расположенных на расстоянии
r1 …. Rn
Rn – приведенный радиус водозабора, определенный по формуле Rn=1,5[pic],
где t – расчетный срок эксплуатации водозабора = 10000 сут.
Qсум принимаем равным 44000 м3/сут (заявленная потребность), тогда Q1 … Q2
== 3143 м3/сут.
r0 = 0,2 м (скв. №7 – 56 р.э.);
r1 = 337,5 м (скв. №8 – проектная);
r2 = 675 м (скв. №9 – проектная);
r3 = 1012,5 м (скв. №10 –проектная);
r4 = 1350 м (скв. №11 – 55 р.э.);
r5 = 2130 м (скв. №12 – проектная);
r6 = 2910 м (скв. № 13 – проектная);
r7 = 3700 м (скв. № 14 – 51 р.э.);
r8 = 375 м (скв. № 6 – проектная);
r9 = 750 м (скв. №5 - проектная);
r10 = 1125 м (скв. № 4 – проектная);
r11 = 1500 м (скв. №3 – 57 р.э.);
r12 = 1875 м (скв. №2 –проектная);
r13 = 2250 м (скв. №1 – проектная).
Тогда:
[pic]
[pic]= 30 – 16 =14 м.
Таким образом, было получено понижение, не превышающее допустимого.
Заключение
В результате произведенных исследований было установлено:
1. По качественным характеристикам воды средне-верхнефаменского
водоносного комплекса удовлетворяют требованиям СаНПиН.
2. Количественные характеристики данного комплекса изучались с
использованием схемы будущего водозабора из 14-ти скважин с совокупным
дебитом 44000 м3/сут двумя методами: моделированием в программном
комплексе MCG (создан в МГУ, кафедра гидрогеологии) и относительно
простым схематичным методом оценки расчета водозаборных сооружений в
однородном неограниченном пласте при постоянном дебите скважин. В
первом случае, максимальное понижение составило 23 м при допустимых
42, во втором – 14 м при допустимых 15-ти.
Учитывая несовершенство любой математической модели вследствие
невозможности учесть все факторы, определяющие гидродинамику, задача
подтверждения одних расчетов другими изначально не ставилась. Целью
расчетов было показать, что максимальное понижение центральной скважины
водозабора в обоих случаях окажется меньше допустимого, то есть водозабор с
его экономико-технологическими характеристиками сможет без проблем
функционировать заданное расчетами время (10000 суток). А, следовательно:
3. задача хозпитьевого водоснабжения г. Борисоглебска с потребностью
52000 м3/сут может быть решена в соответствии с планом за счет
использования ресурсов месторождения «Ростань» (44000 м3/сут).
Оставшиеся потребности могут быть удовлетворены водами неогеновых и
четвертичных водоносных комплексов городского водозабора «Чигорак».
ЛИТЕРАТУРА
А. Опубликованная:
1. Боревский Б.В., Дробноход Н.И., Язвин Л.С. “Оценка запасов подземных
вод”, Киев, Выща школа, 1989 г. – 407 с.
2. Климентов П.П., Кононов В.М. “Методика гидрогеологических
исследований”, Москва, Высшая школа, 1989 г. – 448 с.
3. Мироненко В.А. “Динамика подземных вод”, Москва, Недра, 1983 г. – 357
с.
4. Плотников Н.И. “Поиски и разведка пресных подземных вод”, Москва,
Недра, 1985 г. – 370 с.
5. Жернов И.Е. “Динамика подземных вод”, Киев, Вища школа, 1982 г. – 324
с.
Б. Фондовая:
6. Заключение о результатах работ первой очереди I этапа по объекту
«Изыскание дополнительных источников водоснабжения г. Борисоглебска
Воронежской области на участке «Ростань»», г. Воронеж, 2001 г.
ГРАФИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ:
1. Гидрогеологическая карта масштаба 1:50000, совмещенная с картой
фактического материала;
2. Гидрогеологические разрезы по линиям I-I, II-II;
3. График колебания дебита и динамического уровня в скважине 56 р.э. и
др. данные по скважине;
4. Иллюстрированное приложение работ на участке месторождения “Ростань”;
5. Моделирование работы проектного водозабора, использующего ресурсы
средне-верхнефаменского водоносного комплекса;
6. Геологическая карта района работ масштаба 1:200000 с разрезом.
Страницы: 1, 2, 3
|