Предварительная оценка запасов подземных вод месторождения Ростань (г. Борисоглебск)

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