Главная Коллекция "Revolution" Геология, гидрология и геодезия Гидрогеологические исследования с целью разведки подземных вод в пределах Каменского и Белокалитвинского районов Ростовской области

Гидрогеологические исследования с целью разведки подземных вод в пределах Каменского и Белокалитвинского районов Ростовской области

Географическое положение, климат и экономика исследуемого района. Составление гидрогеологических карт и разрезов, определение расчетных гидрогеологических параметров. Подсчет эксплуатационных запасов подземных вод хозяйственно-питьевого назначения.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 16.10.2014
Размер файла 75,5 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Целью курсового проекта является закрепление знаний, полученных при изучении курса «Поиски и разведка подземных вод», приобретение навыков в составлении гидрогеологических карт, разрезов, при выполнении гидрогеологических расчетов и анализа гидрогеологических условий района исследований. гидрогеологический подземный вода фильтрационный

Объектом исследования в данном проекте являются гидрогеологические исследования с целью разведки подземных вод в пределах Каменского и Белокалитвинского районов Ростовской области.

1. Общая часть

1.1 Географо-экономический очерк

Участок исследования расположен в восточной части Каменского района в долине реки Калитвенец на площади, ограниченной географическими координатами:

48017/00// - 48024/00// С.Ш.

40028/00// - 40035/00// В.Д.

Наиболее крупным населённым пунктом в исследуемом районе является ст-ца Калитвенская, которая соединяется автомобильной дорогой с асфальтовым покрытием с г. Каменск-Шахтинский.

В экономике описываемого района основную роль играет сельское хозяйство, в основном растениеводство. В настоящий момент в 2 км к западу от ст-цы Калитвенской завершается строительство перекачивающей газокомпрессорной станции. К юго-западу от участка изучения, в излучине р. Сев. Донец, на территории Каменского лесхоза находится ряд детских оздоровительных лагерей и баз отдыха. Угледобывающие шахты, расположенные на правом берегу р. Сев. Донец, не работают и в настоящий момент затоплены.

1.2 Климат

Описываемая территория относится к северо-западной провинции недостаточного увлажнения и характеризуется континентальным климатом. Лето жаркое, зима умеренно холодная.

Начало зимы приходится на середину ноября и связано с вторжением холодных арктических масс, вызывающих первые морозы и снегопады. Самый холодный месяц - январь. Средняя температура воздуха в январе по данным метеостанции г. Белая Калитва за период 1980-2008 гг, составила - 4,0°С, минимальные температуры падают до -30°С.

Снежный покров впервые появляется в конце октября - начале ноября, устойчивый снежный покров ложится в конце декабря - начале января. Снежный покров ввиду частых оттепелей неустойчив и незначителен (не превышает 30 см). В конце февраля - начале марта происходит разрушение снежного покрова, а в III декаде марта снежный покров сходит окончательно.

Средняя многолетняя глубина промерзания почвы составляет 50 см, максимальная доходит до 75 см. Продолжительность безморозного периода 190 - 240 дней (апрель - ноябрь).

Весна наступает во II-III декаде марта и характеризуется быстрым ростом температуры воздуха (от +1,2° до +16,3°С), нарушаемым вторжением холодных воздушных масс с северо-востока. Весной нередки засухи и пыльные бури.

Лето продолжается со II декады мая до середины сентября. Среднемесячные температуры воздуха достигают максимума в июле-августе (+23,1°С), при этом в дневное время температура может подниматься до +38°С.

Годовая сумма осадков за период 1980-2008 гг изменяется от 243,0 мм (1984 г) до 632,9 мм (1998 г), составляя в среднем 455 мм. Примерно две трети осадков приходится на теплый период. Дожди имеют ливневый характер.

Описываемая территория подвержена частым суховеям. В летний период насчитывается от 70 до 100 дней с суховеями, которые при наличии высокой температуры резко повышают испаряемость и уменьшают относительную влажность воздуха. Наименьшее многолетнее значение относительной влажности воздуха (54-66 %) приходится на июль - август. Наибольшее многолетнее значение относительной влажности воздуха (88-91%) отмечается в декабре.

1.3 Орогидрография и рельеф

Изучаемая территория располагается в пределах восточного Донбасса Ростовской области на границе Доно-Донецкой возвышенной равнины и Донецкого кряжа. Район работ представляет собой равнинную степь, пересеченную долинами рек и балок. Водораздельные пространства имеют широкие слабовыпуклые поверхности.

Участок работ расположен на южной границе Доно-Донецкой возвышенной равнины на пойменной и первой надпойменной террасах реки Калитвенец.

Максимальные абсолютные отметки рельефа на участке составляют 80-100м, а минимальные абсолютные отметки 20-30 м.

В пределах описываемой территории гидрографическая сеть представлена рекой Сев. Донец и его левым притоком рекой Калитвенец.

Река Сев. Донец - главная водная артерия на описываемой территории, является правым притоком реки Дон. Течение реки спокойное. Средний уклон составляет 0,00013, ширина русла изменяется от 110 - 130 м до 200 м. Средняя глубина реки не превышает 5-7 м. Река судоходна от устья до г. Каменск Шахтинский только в летний период за счет системы шлюзов, которые поддерживают определенный уровень воды. В зимний период (октябрь - апрель) шлюзы открыты, и река резко мелеет. По гидропосту, расположенному в 4 км к юго- западу от участка работ (выше по течению), абсолютные значения уровня реки колеблются в среднем от 19,25 м в летний период (максимум - 19,5 м) до 18,5 м в зимний период. Ледостав на реке устанавливается в первой половине декабря, толщина льда достигает 30 см. Половодье начинается в конце марта, заканчивается во второй половине мая. Сток весеннего половодья составляет 60-80 % годового. Средний многолетний расход воды (по данным гидропоста г. Белая Калитва) составляет 145 м3/с, модуль стока - 1,36 л/км2. Величина сухого остатка в пробах, отобранных в период 2001-2009 гг., изменялась от 1,3 до 1,6 г/дм3.

Река Калитвенец характеризуется спокойным течением, многочисленными петлеобразными излучинами, меандрами, образованием частых отмелей и плесов, берега заросли камышом. Средний уклон реки в районе работ составляет 0,00063. Ширина русла изменяется от 10 до 30 м, в среднем составляет 15 - 20 м. Средняя глубина не превышает 2 - 3 м. Часто встречаются перекаты, где глубина не превышает 0,5 м.

Абсолютные отметки уровня реки, измеренные по гидропосту № 1, организованному около автодорожного моста через реку Калитвенец, западнее х. Орешкин, составляют 26,19 - 27,56 м . Питание реки происходит, в основном, за счет атмосферных осадков и разгрузки подземных вод.

Величина сухого остатка поверхностных вод реки Калитвенец в пробах, отобранных в процессе режимных наблюдений по гидропосту №2, расположенному северо-западнее х. Красный Яр, изменялась от 0,6 до 1,5 г/дм3. Средний расход воды в меженный период, по данным стационарных наблюдений 2007-2009 г.г., измеренный также на гидропосту 2, составляет 0,205 м3/с или 17712 м3/сутки. Расположение гидропостов показано на карте фактического материала.

1.4 Анализ предыдущих исследований

Исходная геолого-гидрогеологическая изученность района работ на период проведения поисково-оценочных работ может быть охарактеризована следующим образом.

Район работ входит в пределы топографического листа M-37-XXXV (Каменск-Шахтинский) масштаба 1:200 000. Геологическая изученность определяется геолого-съемочными работами в пределах этого листа, выполненными Северо-Кавказским геологическим управлением. По материалам этих работ была издана геологическая карта в масштабе 1:200 000 (И.Н. Соколова, А.Я. Дубинский, И.И. Томкович, 1959).

В 1974-1975 г.г. Булатниковым Н.Н. и др. была проведена комплексная гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка в масштабе 1:200 000 площади листа M-37-XXXV. В результате вышеуказанных работ был составлен геологический отчет, гидрогеологическая и инженерно-геологическая карты. По материалам съемки Липацковой Е.Н. была составлена и подготовлена к изданию государственная гидрогеологическая карта масштаба 1:200 000 листа M-37-XXXV. Карта издана в 1977 году.

В 1979-1981 г.г. Жарковым В.К. на территории Каменского и Белокалитвинского районов были проведены поиски подземных вод для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения р.п. Белая Калитва. Основным целевым водоносным комплексом при поисках являлся верхнемеловой, поэтому в нижнем течении р.Калитвенец, где верхнемеловые отложения отсутствуют, поисковое бурение не проводилось.

В 1985 г в порядке осуществления контроля за использованием и охраной подземных вод было проведено обследование одиночных эксплуатационных скважин, колодцев и групповых водозаборов в Каменском районе и осуществлен разовый учет расхода подземных вод. В результате обследования были обновлены данные по качеству подземных вод и их отбору для водоснабжения населенных пунктов (В.Н. Алешкин, 1985).

В 2005-2007 гг. в южной части района работ были выполнены поисково-оценочные работы на подземные воды для водоснабжения населенных пунктов Каменского района. На северной окраине ст. Калитвенской был выявлен участок развития пресных подземных вод в четвертичных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложениях и оценены их эксплуатационные запасы по категории С1 в количестве 1.11 тыс. м3/сутки.

В пределах района работ пробурено большое количество эксплутационных на воду скважин строительными организациями (Шахтинской ПМК, Промбурвод, и др.). Техническая документация (паспорта скважин) эксплуатационных скважин характеризуется низкой достоверностью стратиграфической привязки используемых водоносных горизонтов, схематичным литологическим расчленением пород, приблизительной топографической привязкой. Отсутствие службы контроля при отборе воды из этих скважин усугубляет низкую достоверность этих гидрогеологических сведений.

С 2007-2009 гг проведены гидрогеологические работы с целью поисков участков развития пресных подземных вод и оценки эксплуатационных запасов подземных вод в их пределах для обеспечения снабжения водой населенных пунктов в Каменском и Белокалитвинском административных районах Ростовской области.

1.5 Гидрогеологические условия территории

При описании гидрогеологических условий района работ использована изданная гидрогеологическая карта масштаба 1:200000 площади листа М-37-XXXV (Липацкова Е.Н., 1977) и результаты специализированных поисковых и поисково-оценочных гидрогеологических работ (Жарков В.К., 1981 г. и Шабельский Ю.Д., 2007 г.).

Исследуемая территория располагается на границе Восточно-Донецкой области трещиноватых пластово-блоковых вод («открытый складчатый Донбасс») и Донецко-Донского артезианского бассейна.

В пределах района работ выделяются следующие водоносные горизонты (комплексы) и водоупорные породы:

1. Водоносный горизонт верхнечетвертичных и современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений (a, ad Q III-IV);

2. Грунтовые воды спорадического распространения нижне-, средне и верхнечетвертичных эолово-делювиальных отложений (vd QI-III);

3. Водоносный комплекс отложений обуховской свиты и полтавской серии верхнего эоцена - нижнего миоцена [P2ob-( P3-N1)pt];

4. Водоупорная толща киевских глин (P2kw);

5. Водоносный горизонт каневской и бучакской свит нижнего и среднего эоцена (P2cn+bc);

6. Водоносный комплекс отложений глубокинской свиты нижнего палеоцена (P1gl);

Водоносный горизонт верхнечетвертичных и современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений (a, ad QIII-IV) развит в долинах рек Сев. Донец и Калитвенец и приурочен к отложениям пойм и двух надпойменных террас. Воды этих отложений вскрыты поисковыми скважинами №№ 5-7. Водовмещающие породы представлены суглинками, супесями и песками, иногда встречаются желваки песчаников. Водоносный горизонт безнапорный или имеет местный напор. Мощность водовмещающих отложений достигает 25,4 м (скв. 3). Глубина залегания кровли водоносного горизонта 2.6-11 м. По результатам определений гранулометрического состава пески являются средне и крупнозернистыми, водоотдача водовмещающих пород составляет от 0,21 до 0,26, средняя величина водоотдачи 0,24. Расчетные коэффициенты фильтрации (по данным откачек) изменяются от 5,8 до 29,6 м/сутки, водопроводимость 123-579 м2/сутки, пьезопроводность - 2,8х103 м2/сутки. Дебиты скважин 1,9 - 20 л/с, удельный дебит 0,6-2,07 л/с (скв. 1, 11-ш).

В подошве залегают песчано-глинистые, песчаные, мергельные отложения палеогеновой системы, с подземными водами которых воды описываемого водоносного горизонта имеют гидравлическую связь. Водоупоры как таковые практически отсутствуют. Воды по составу и минерализации пестрые. Величина сухого остатка изменяется от 0,3 до 1,6 г/дм3 , чаще 0.4 - 0.5 г/дм3. По химическому составу воды гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-сульфатные, сульфатно-гидрокарбонатные с преобладанием натрия или кальция, реже сульфатно-хлоридные кальциево-натриевые.

Общая жесткость изменяется от 3,8 ммоль/дм3 до 19 ммоль/дм3, чаще 7-8 ммоль/дм3.

Подземные воды современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных четвертичных отложений используются на Калитвенском участке для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и водопоя скота.

Наиболее благоприятными условиями для формирования эксплуатационных запасов подземных вод сложились на Калитвенском участке, где мощность водовмещающих песков достигает 25,4 м (скв.3). Питание водоносного горизонта происходит как за счет атмосферных осадков, поверхностных вод р.Калитвенец, так и за счет притока с бортов долины из водоносного горизонта отложений каневской и бучакской свит нижнего и среднего эоцена.

Грунтовые воды, спорадического распространения нижне-, средне и верхнечетвертичных эолово-делювиальных отложений (vd QI-III) распространены на всех водораздельных пространствах. Литологически представлены суглинками с линзами и прослоями супеси общей мощностью до 17,5 м. Мощность водовмещающих пород составляет 1,5-4,5 м. Водоупором являются киевские глины, тяжелые разности суглинков или глинистые разности погребенных почв самого горизонта. Водообильность эолово-делювиальных отложений незначительная. Дебиты скважин изменяются от 0,0016 до 0,04 л/с, удельные дебиты составляют 0,0008-0,017 л/с. Коэффициенты фильтрации изменяются от 0,05 до 2,07 м/сутки, водопроводимость от 0,4 до 16,4 м2/сутки (Е.Н. Липацкова, 1977 г). Пористость суглинков составляет 45 % (В.М. Максимов, 1967 г). Глубина залегания кровли водоносного горизонта 0,5-10,5 м.

По степени минерализации грунтовые воды различны. Сухой остаток подземных вод изменяется от 0,38 до 3,3 г/дм3. По анионному составу воды преимущественно от гидрокарбонатных до хлоридно-сульфатных, по катионному составу - различные с преобладанием натрия.

Питание грунтовых вод осуществляется путем повсеместной инфильтрации атмосферных осадков и вод поверхностного стока. Разгрузка происходит путем дренирования реками и оттока в нижележащие водоносные горизонты. Воды используются местным населением с помощью колодцев для водопоя скота и в хозяйственных целях.

Водоносный комплекс отложений полтавской серии верхнего эоцена - нижнего миоцена (P3 - N1)pt имеет ограниченное распространение на водораздельных пространствах. В пределах района работ он практически не изучен и характеризуется по результатам съемочных работ. Водовмещающие породы представлены тонко- и мелкозернистыми глинистыми песками с прослоями трещиноватых песчаников общей мощностью до 15 м. Водоносный комплекс имеет безнапорный характер и иногда он полностью сдренирован местной эрозионной сетью. Глубина залегания уровня подземных вод 9-16 м, фильтрационные свойства пород низкие. Дебиты скважин 0.06-0.1 л/с, колодцев 0.007-0.3 л/с при понижении уровня до 2 м.

В качественном отношении воды пресные или весьма слабосолоноватые с величиной сухого остатка до 1.5 г/дм3, по ионному составу сульфатно-хлоридные, хлоридно-сульфатные, кальциево-натриевые.

Практическое значение подземных вод незначительное, иногда они используются для водопоя скота на летних пастбищах.

Водоупорная толща киевских глин (P2kw) приурочена к водораздельным пространствам левобережья Северского Донца. Литологически представлена глинами общей мощностью до 9 м. Они являются водоупором между грунтовыми водами эолово-делювиальных отложений и водоносным горизонтом каневской и бучакской свит нижнего и среднего эоцена.

Водоносный горизонт каневской и бучакской свит нижнего и среднего эоцена (P2cn+bc) распространен на междуречных пространствах северной части описываемого района, вскрыт поисковой скважиной № 8, тремя эксплуатационными скважинами №№ 2285, 81350, 81354 и геологосъемочной скважиной № 128-Б. Литологический разрез представлен разнозернистыми кварцевыми песками с тонкими прослоями глин. Мощность водовмещающих пород до 24 м (скв. 81354). Коэффициент фильтрации 4-5,8 м/сутки, водопроводимость 56-379 м2/сутки, гидравлический уклон 0,005-0,0235 (Булатников Н.Н., 1976 г). По гидравлическим свойствам горизонт безнапорный, но в некоторых случаях наблюдается местный напор. Глубина залегания кровли водоносного горизонта от 24,4 до 67 м.

Дебиты скважин изменяются от 0,2 до 3,3 л/с, удельный дебит до 1,1 л/с. Минерализация воды изменяется от 0,2 до 0,5 г/дм3, общая жесткость 3,2-7,1 ммоль/дм3. По химическому составу воды гидрокарбонатные, сульфатно-гидрокарбонатные, натриево-кальциевые.

Питание подземных вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков в местах выхода этих отложений на дневную поверхность и перетока воды из вышележащих водоносных горизонтов - палеогеновых и четвертичных отложений. Разгрузка происходит в долинах рек, балок, приустьевых частях оврагов путем выхода родников и путем перетока в четвертичные аллювиальные отложения.

Подземные воды каневских и бучакских отложений широко используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и водопоя скота.

Водоносный комплекс отложений глубокинской свиты нижнего палеоцена (P1gl) имеет практически повсеместное распространение и вскрыт поисковыми скважинами №№ 1-4. Прежнее наименование - водоносный комплекс дат-палеоценовых отложений (P1 d). Водовмещающие породы представлены алевролитами, песчаниками и песчанистыми мергелями мощностью до 153 м. Коэффициенты фильтрации, рассчитанные по результатам опытных откачек, достигают 3,9 м/сутки, коэффициенты водопроводимости от 17 до 66 м2/сутки. Глубина залегания кровли водоносного комплекса 25 - 92 м. По гидравлическим свойствам водоносный комплекс напорный. Величина напора достигает 29,2 м. Дебиты скважин изменяются от 0.7 до 5,6 л/с, удельный дебит 0,1-0,56 л/с. Минерализация 0,4-1.8 г/дм3. По ионному составу воды гидрокарбонатно-хлоридные кальциево-натриевые. Общая жесткость 3,0 - 14,8 ммоль/дм3, величина рН 7,0-7,4.

Питание подземных вод происходит путем инфильтрации атмосферных осадков, где описываемые породы залегают близко к поверхности (за пределами описываемого района) и перетока воды из вышележащих водоносных горизонтов палеогеновых и четвертичных отложений.

Подземные воды глубокинской свиты нижнего палеоцена используются в северной части района работ для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и водопоя скота.

Вывод - из всех перечисленных водоносных горизонтов (комплексов), наиболее перспективным для организации централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения населения является водоносный горизонт верхнечетвертичных и современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений в долине реки Калитвенец, отличающийся неглубоким залеганием, высокой водообильностью и хорошим качеством подземных вод.

2. Специальная часть

Основными расчетными гидрогеологическими параметрами для подсчета гидродинамическим методом эксплуатационных запасов безнапорного водоносного горизонта верхнечетвертичных и современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений являются коэффициенты водопроводимости, уровнепроводности, фильтрации, приведенный радиус влияния, мощность водовмещающих песков и их водоотдача.

Гидрогеологические параметры определялись по данным ОФР.

2.1 Опытные гидрогеологические работы

Опытные одиночные откачки проводились для определения гидрогеологических параметров, граничных условий, выявления закономерностей изменения уровней воды во времени, а также для изучения качества подземных вод. Откачки выполнялись погружными электрическими насосами ЭЦВ6-10-80 и SP-14A5. Замеры дебита проводились объемным методом с помощью мерной емкости объемом 200-1000 л.

Замеры уровней в скважинах проводились одновременно как в процессе откачки, так и в ходе восстановления. Уровни замерялись с помощью электроуровнемеров типа УСП-Э-50 и лотовых уровнемеров (хлопушек) типа УСП-Л-50. Замеры уровня выполнялись по схеме: первые 10 минут - через минуту, далее в течение часа через 5 минут и до окончания откачки (восстановления) через 1 час. Результаты откачек приведены на графических приложениях 5 - 8.

Откачки выполнялись при одном максимальном понижении уровня с постоянным дебитом. Дебиты в поисковых скважинах №№ 1 - 4 изменялись от 0,7 до 3,8 л/с , величины понижений - 6,0-12,1 м, удельные дебиты от 0,1 до 0,45 л/с. Дебиты в поисковых скважинах №№ 5 - 8 изменялись от 1,9 до 4,0 л/с, величины понижений - 2,2-4,5 м, удельные дебиты - 0,53-1,1 л/с.

Продолжительность опытных откачек составляла 48 часов с последующим восстановлением уровня в течение 24 часов. Замеры уровня и дебита проводились той же аппаратурой, по той же методике, что и при откачке. Результаты опытных одиночных откачек приведены на графических приложениях 5 -8.

С целью предотвращения затопления бурового оборудования, заболачивания местности и возможной инфильтрации откачиваемой воды обратно в водоносный горизонт, производился отвод воды от опробуемой скважины по трубопроводам на расстояние более 50 м.

В ходе проведения опытных откачек наблюдался резкий скачок, связанный с началом откачек, затем постепенное "выполаживание" уровня и выход на режим стабилизации.

2.2 Определение расчетных гидрогеологических параметров

Коэффициенты водопроводимости и уровнепроводности

Коэффициенты водопроводимости и уровнепроводности определялись по данным опытных откачек из поисковых скважин №№ 1-8, из разведочных скважин №№ 8-ш - 10-ш и опытной кустовой откачки из центральной скважины № 11-ш.

Интерпретация материалов откачек произведена по формулам неустановившейся фильтрации (по Тейсу-Джейкобу) графоаналитическим методом.

Определение коэффициентов водопроводимости по данным пробных откачек из разведочных скважин производилось графоаналитическим методом по способу прослеживания понижения уровня S во времени путем построения графиков в координатах S-lgt. Расчеты производились по формулам для напорного водоносного горизонта, т.к. величины понижений в скважинах к концу откачки не превышали 20 % начальной мощности водоносного горизонта и фактом изменения мощности можно пренебречь. Основной информацией для построения графиков являются замеры понижения уровня в одной скважине (Б.В. Боревский, 1979).

Обработка результатов одиночных откачек позволила получить данные, характеризующие фильтрационные свойства оцениваемого водоносного горизонта в плане и в разрезе.

Коэффициент водопроводимости определялся по формуле:

Величины коэффициентов водопроводимости, определенные по формуле, по результатам откачек составили 22-448 м2/сутки (граф. прил.3-6 и табл.2.1).

Таблица 2.1

Определение средней величины коэффициента водопроводимости и средних отклонений по результатам опытных одиночных и кустовой откачек

№№

скважин

Величина km по графику временного прослеживания, м2/сут

[А - Б]

[А + Б]

Средняя величина km,

м2/сут

А

Б

по откачке

по восстановлению

1

2

3

4

5

6

7

5

115

131

16

246

6.5

123

6

158

221

63

379

16.6

189

7

316

316

0

632

0

316

8-ш

234

269

35

503

7,0

252

9-ш

417

522

105

939

11,2

470

10-ш

448

448

0

896

0

448

11-ш

616

554

62

1170

5,3

585

Среднее отклонение

6,7

Также коэффициенты водопроводимости по графикам временного прослеживания по восстановлению уровня после пробных откачек в координатах . Величина коэффициентов водопроводимости при восстановлении составили 11-522 м2/сутки (граф. прил. 3-6 и табл. 2.1).

Средняя величина отклонения составила 6,7 %. Единичные значения коэффициентов водопроводимости, определенные по графикам временного прослеживания по результатам опытных одиночных и кустовой откачек, рассчитаны как среднеарифметические из значений "km" по откачке и восстановлению уровня.

По результатам опытной кустовой откачки, проведенной в центральной возмущающей скважине № 11-ш с понижением уровня 9,67 м и дебитом - 1728 м3/сутки, производились расчеты коэффициентов водопроводимости и уровнепроводности графоаналитическим методом по трем его разновидностям: временного, площадного и комбинированного прослеживания уровней. Расчеты производились по формулам для напорного водоносного горизонта, т.к. на ход откачки сказалось влияние граничных факторов аномальности: с одной стороны - подпор подземных вод палеогеновых отложений, с другой - приток поверхностных вод из реки Калитвенец. Согласно методических рекомендаций, при таком влиянии граничных факторов на ход опытной откачки, для интерпретации графиков прослеживания применимы все критерии, рекомендованные для напорных условий (Б.В. Боревский, 1979).

Графики временного прослеживания уровней однотипны по форме, параллельны между собой. Графики площадного прослеживания, построенные на два периода времени - 1 час, 72 часа - параллельны между собой, точки этих графиков «ложатся» на прямые линии. Исходя из графиков площадного прослеживания можно сделать заключение, что величина «скачка» в центральной возмущающей скважине № 11-ш, связанного с несовершенством скважины, составляет порядка 4-5 м, т.е. не более 50% от фактически измеренного понижения уровня воды. Графики комбинированного прослеживания уровня имеют общий начальный участок; конечные участки графиков отходят от общей асимптотической прямой последовательно по мере удаления наблюдательных скважин от возмущающей. Таким образом, графики временного, площадного и комбинированного прослеживания являются представительными для определения действительных параметров оцениваемого водоносного горизонта.

Для стадии восстановления уровня использовались все 3 способа расчета: временное, площадное, комбинированное прослеживание. При этом применялись следующие расчетные формулы:

1 Временное прослеживание, график

Коэффициент водопроводимости определялся по формуле вышеуказанной. Коэффициент уровнепроводности определялся по формуле

2. Площадное прослеживание, график S* - lgr

Коэффициент водопроводимости определялся по формуле

Коэффициент уровнепроводности определялся по формуле

Сr - по формуле

3. Комбинированное прослеживание, график

Коэффициент водопроводимости определялся по формуле

.

Коэффициент уровнепроводности определялся по формуле

Сk - по формуле

Условные обозначения следующие:

S - понижение уровня, м;

S* - восстановление уровня, м;

km - коэффициент водопроводимости, м2/сутки;

a - коэффициент уровнепроводности, м2/сутки;

Q - дебит возмущающей скважины, м3/сутки;

t - продолжительность восстановления, час;

T - продолжительность откачки, час;

Ct, Cr, Ck - угловые коэффициенты прямолинейной части графиков временного, площадного и комбинированного прослеживания;

At, Ar, Ak - начальная ордината графиков временного, площадного и комбинированного прослеживания (отрезок, отсекаемый графиком на оси ординат соответственно при lgt=0, lgr=0, ;

r - радиус фильтра в возмущающей скважине или расстояние от возмущающей до наблюдательной скважины, м;

1,38 - коэффициент, вводимый в формулу определения уровнепроводности для изменения размерности уровнепроводности с м2/час в м2/сутки.

Расчетные величины коэффициентов водопроводимости и уровнепроводности по опытной кустовой откачке приведены в табл.2.2 и составляют:

1. По способу временного прослеживания:

- по откачке km = 395 - 791 м2/сутки

a = 6,3 х 104 - 4,0 х 106 м2/сутки

- по восстановлению km = 452 - 632 м2/сутки

a = 1,6 х 107 4,0 х 108 м2/сутки

2. По способу площадного прослеживания:

km = 486 - 487 м2/сутки

a = 2,8 х 103 м2/сутки

3. По способу комбинированного прослеживания:

km = 527 - 632 м2/сутки

a = 4,0 х 105 - 5,0 х 105 м2/сутки

Принятые к расчету величины коэффициентов водопроводимости определялись как среднеарифметические значения единичных определений коэффициентов водопроводимости.

Средняя величина коэффициента водопроводимости по результатам опытной кустовой откачки составила 579 м2/сутки, а по выделенному перспективному участку - 394 м2/сутки.

Таблица.2.2

Определение эффективного значения коэффициента водопроводимости по перспективному Калитвенскому участку

№№ скважин

Единичные значения km, м2/сутки

lg km

n

Эффективное значение km, м2/сутки

7

316

2,50

8-ш

252

2,4

9-ш

470

2,67

10-ш

448

2,65

опытный куст

579

2,76

Среднее значение по участку

12.98

5

394

Для определения значения коэффициента уровнепроводности использовались результаты определений графоаналитическим способом по методу площадного прослеживания при проведении кустовой откачки, как наиболее достоверные.

Коэффициент уровнепроводности составил:a = 2,8 х 103 м2/сутки

Коэффициент фильтрации

Коэффициент фильтрации (kф) определялся расчетами по формулам неустановившейся фильтрации по поисковым и разведочным скважинам и опытному кусту и по формулам установившейся фильтрации по эксплуатационным скважинам путем деления полученных значений коэффициентов водопроводимости на мощность водоносного горизонта, а также лабораторными исследованиями песков.

Величины коэффициентов фильтрации составили:

- расчетным методом по разведочным скважинам и опытному кусту 11,8-24,1 м/сутки, по эксплуатационным скважинам - 1,8-11,9 м/сутки;

- лабораторным методом в уплотненном состоянии при величине градиента 1,0 изменяются от 1,8 до 16,6 м/сутки.

Принятое среднее значение в пределах перспективного участка - 19.0 м/сутки.

Дополнительное сопротивление русловых отложений (ДL) принято по аналогии с детально разведанным Левобережным участком Белокалитвенского МПВ и равно - 62 м.

Водоотдача

Водоотдача () оценивалась лабораторным путем и по литературным данным. Водоотдача песков лабораторным путем определялась по разнице между полной и максимальной влагоемкостями. Величина водоотдачи составляет 16,0-37,0 %. Средняя величина водоотдачи составляет 27,1 % и, соответственно, коэффициент водоотдачи - 0,27. По результатам определений гранулометрического состава пески водоносного горизонта верхнечетвертичных и современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений на участке работ являются разнозернистыми, в основном среднезернистые и крупнозернистые. Для дальнейших расчетов величину коэффициента водоотдачи принимаем равной 0,27.

2.3 Схематизация гидрогеологических условий

Целевой водоносный горизонт верхнечетвертичных и современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений распространен в долинах рек Сев. Донец и Калитвенец и имеет прямую гидравлическую связь с поверхностными водами. Хотя проектируемый водозабор находится близко к границе распространения целевого водоносного горизонта (в 250-500 м) и удален от реки на расстояние от 800 м до 2 км, расчеты следует производить для водозаборных сооружений в полуограниченных пластах с границей постоянного напора (q = const) по контуру русла реки.

2.4 Подсчет эксплуатационных запасов подземных вод

Суммарная потребность в воде питьевого качества населенных пунктов Каменского и Белокалитвинского административных районов Ростовской области (х. Верхнеясиновский, х. Липов, п. Васильевский и ст-ца Калитвенская, а также п.Коксовый) на 2010 г. составляет 3356 м3/сутки, в том числе: х. Верхнеясиновский - 293 м3/сутки, х. Липов - 20 м3/сутки, п. Васильевский - 367 м3/сутки, ст-ца Калитвенская - 429 м3/сутки и п.Коксовый - 2247 м3/сутки.

Калитвенский участок подземных вод характеризуется относительно простыми гидрогеологическими условиями и сложными экологическими условиями и относится ко 2-ой группе по сложности условий.

Оцениваемый водоносный горизонт в пределах зоны влияния будущего водозабора представляет собой полуограниченный в плане пласт (q = const). За условную границу постоянного напора принимается русло реки Калитвенец, расположенное в 780 - 1650 м к востоку от проектируемого водозабора. Водоносный горизонт имеет безнапорный характер.

Таким образом, для дальнейших расчетов будут приняты следующие исходные величины: эффективное (среднегеометрическое) значение коэффициента водопроводимости (km) по площади оценки эксплуатационных запасов подземных вод, равное 394 м2/сутки; значение коэффициента уровнепроводности (а), равное 2,8103 м2/сутки; дополнительное сопротивление русловых отложений (ДL), равное 62 м; гравитационная водоотдача (), равная 0,27; площадь развития целевого водоносного горизонта (с минерализацией менее 1,5 г/дм3), равная 12500000 м2; средневзвешенное значение мощности (Н) оцениваемого водоносного горизонта, равное 20,7 м; величина среднего уклона потока (Jср), равная 0,0014; допустимое понижение уровня, равное - 10,3 м; среднее расстояние от проектируемого водозабора до границы с постоянным напором (L), равное 980 м; ширина потока подземных вод (В) по условной линии расчетного сечения по гидроизогипсе + 25 м, равное 7500 м .

Предполагается сделать расчеты по трем вариантам водозаборов: первый - проектной производительностью 3360 м3/сутки (в пределах заявленной потребности в воде) при длине водозаборного ряда 1100 м; второй - проектной производительностью 5600 м3/сутки (в пределах суммарной величины источников формирования ЭЗПВ) при длине водозаборного ряда 1100 м и третий - проектной производительностью 5600 м3/сутки при длине водозаборного ряда 1980 м.

Расчетный дебит проектируемых эксплуатационных скважин принимается равным 560 м3/сутки (23 м3/час), исходя из результатов ранее выполненных гидрогеологических исследований и фактической производительности погружных электронасосов - 16-25 м3/час, установленных в действующих эксплуатационных скважинах, а также с учетом дебита, полученного при кустовой опытной откачке из разведочно-эксплуатационной скважины № 11-ш (1728 м3/сутки или 72 м3/час).

Исходя из гидрогеологических условий, оценка эксплуатационных запасов подземных вод может быть произведена наиболее экономичным в этих условиях гидродинамическим методом.

Водозаборные скважины следует расположить в линейный ряд вдоль границы распространения целевого водоносного горизонта (тылового шва правобережной первой надпойменной террасы р.Калитвенец). Здесь зафиксированы наиболее высокие фильтрационные свойства водовмещающих пород, хорошее качество подземных вод и благоприятная санитарная обстановка в пределах участка проектируемого водозабора. Также проектируются две резервные скважины.

Таким образом, в соответствии с существующими природными условиями, расчетной схемой для линейного водозабора принимается полуограниченный пласт с контуром постоянного расхода.

Оценка эксплуатационных запасов проектируемого водозабора производится по формулам установившегося движения с использованием гидродинамических методов.

Метод "обобщенных систем" в полуограниченном пласте с контуром постоянного напора

В полуограниченных пластах с контуром постоянного напора (Н=const), понижение уровня воды при работе системы взаимодействующих скважин рассчитывается по формуле (Боревский Б.В.,1989 г., формула - 7.46):

,

где:

Sр - расчетное понижение в центре водозабора, м;

Qсум. - расчетная производительность водозабора, равная заявленной суммарной водопотребности - 3360 м3/сутки или перспективная, равная суммарной величине источников формирования запасов - 5600 м3/сутки;

Rc.вн - внешнее гидравлическое сопротивление обобщенной системы, независящее от количества скважин;

Rcкв - гидравлическое сопротивление скважины, определяемое в зависимости от расположения скважин внутри системы, расстояния между скважинами, степени и характера несовершенства скважины;

,

где Q1 - дебит скважины, в которой определяется понижение;

km - эффективное значение коэффициента водопроводимости, равное 394 м2/сутки (табл. 5.4);

,

где a - коэффициент уровнепроводности равен 2,8103 м2/сутки;

t - расчетное время работы водозабора, принято равным 9100 суткам;

L - = 980 м - среднее расстояние от границы пласта до водозабора;

ДL - = 62 м - дополнительное сопротивление русловых отложений;

rк - радиус «большого колодца», для линейной системы, rк = 0,2 l,

где l - длина ряда скважин, м

, где

rпр - приведенный радиус условной области влияния данной скважины;

rс - радиус скважины - 0.11 м;

- величина фильтрационного сопротивления, учитывающая несовершенство скважины по степени вскрытия находится из табл. 7.1 (Боревский Б.В., 1989 г.);

у - половина расстояния между проектными скважинами водозабора, 110м.

При определении величины для безнапорных горизонтов мощность водоносного горизонта рассчитывается по формуле mp = he - 0.5 S0, где

he - первоначальная мощность безнапорного горизонта, равная средневзвешенной величине - 20,7 м;

S0 - понижение в скважине, из которой производится откачка, равное допустимому понижению - 10,3 м.

mp = 20,7 - 0,5•10,3 = 15,5 м

Длина рабочей части фильтра рассчитывается по формуле:

, где

Q - заданный дебит скважины, равный 23 м3/час;

d - наружный диаметр фильтра, равный 219 мм;

a - эмпирический коэффициент, зависящий от гранулометрического состава водосодержащих пород, равный для разнозернистых песков 75.

м

Длину рабочей части фильтра принимаем равной 8 м для более надежной обеспеченности заданного дебита скважины.

При и = 7,1

Для определения рациональной схемы площадного скважинного водозабора рассмотрим 3 варианта с различным количеством скважин в ряду. Расположение скважин в них сделано исходя из местных условий землепользования.

I вариант 1 ряд

количество скважин - 6

расстояние между скважинами - 220 м

длина водозаборного ряда - 1100 м

Q дебит одной скважины = 560 м3/сутки

Qсум - расход водозабора 560 х 6 = 3360 м3/сутки

м

м

II вариант 1 ряд

Количество скважин - 10

Расстояние между скважинами - 122 м

Длина водозаборного ряда - 1100 м

Q - дебит одной скважины = 560 м3/сутки

Qсум - расход водозабора 560 х 10 = 5600 м3/сутки

м

м

III вариант 1 ряд

количество скважин - 10

расстояние между скважинами - 220 м

длина водозаборного ряда - 1980 м

Q дебит одной скважины = 560 м3/сутки

Qсум - расход водозабора 560 х 10 = 5600 м3/сутки

p

м

м

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что в любом из 3 вариантов соблюдается главное условие Sp < Sдоп. Однако, принимая во внимание амплитуду годичных колебаний уровня воды в целевом водоносном горизонте (до 1.24 м/год), наиболее приемлемым вариантом проектного водозабора является водозабор, состоящий из 10 скважин с проектными дебитами 560 м3/сутки и расстоянием между скважинами 220 м. Расчетное понижение на конечный срок эксплуатации водозабора 9100 суток - 5,9 м, что не превышает допустимого понижения, равного 10,3 м даже с учетом сезонных колебаний статического уровня воды. План расположения проектных скважин на водозаборе и разрез по линии проектируемого водозабора приведен на граф. прил. 2

Согласно геолого-литологическому разрезу, целевой водоносный горизонт верхнечетвертичных и современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений залегает в интервале глубин 10-37 м, средняя мощность по Калитвенскому участку составляет 20,7 м. Водовмещающие породы - разнозернистые пески. Водоносный горизонт безнапорный, статические уровни устанавливаются на глубинах 2,1-10 м. С поверхности водоносный горизонт перекрыт суглинками мощностью до 5 м.

2.5 Источники формирования эксплуатационных запасов

Калитвенский участок приурочен к краевой части Донецко-Донского артезианского бассейна платформенного типа. Основными источниками формирования эксплуатационных запасов подземных вод в краевых частях артезианских бассейнов платформенного типа являются:

- естественные ресурсы подземных вод оцениваемого водоносного горизонта, характеризующиеся в основном питанием в пределах контуров площади оцениваемых эксплуатационных запасов;

- естественные запасы целевого водоносного горизонта.

Привлекаемые ресурсы (инфильтрация из реки и перетоки из палеогеновых отложений) при оценке источников формирования и восполнения эксплуатационных запасов не определялись и обеспечивают существенный «запас прочности» нижеприведенных гидродинамических расчетов.

Естественные ресурсы

Естественные ресурсы подземных вод оцениваемого водоносного горизонта определяются по расходу потока подземных вод.

Расход естественного потока выражается формулой:

Qe = km х B х J , где

km - эффективное значение коэффициента водопроводимости, равное 394 м2/сутки;

B - ширина потока подземных вод по условной линии расчетного сечения по гидроизогипсе + 25 м, равная 7500 м;

J - величина среднего напорного градиента (уклона) потока в зоне разгрузки, в пределах площади оцениваемых эксплуатационных запасов, равная 0,0014.

Результаты расчета естественных ресурсов приведены в таблице 2.3

Таблица 2.3

Таблица результатов расчета естественных ресурсов подземных вод

Эффективное значение коэффициента водопроводимости km, м2/сут

Ширина потока B,

м

Гидравлический

уклон J

Естественные

ресурсы Qe,

м3/сут

394

7500

0,0014

4137

Естественные запасы подземных вод - это объем воды в порах водоносного пласта, способной вытекать под действием силы тяжести. Естественные запасы подземных вод рассчитываются по формуле:

Ve = Vo, где

Ve - естественные запасы, м3;

- гравитационная водоотдача, равная 0,27;

Vo - объем пласта в пределах исследуемого района, определяемый по формуле: Vo = m F, где

m - средневзвешенное значение мощности оцениваемого водоносного горизонта, равно 20,7 м.

Расчетное понижение в центре проектируемого водозабора в конце расчетного срока его эксплуатации составит 5,9 м.

F - площадь развития оцениваемого водоносного горизонта, равна 12500000 м2.

Результаты расчета естественных запасов подземных вод приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Таблица результатов расчета естественных запасов подземных вод

Гравитационная водоотдача,

Площадь развития оцениваемого водоносного горизонта

F, м2

Величина мощности водоносного горизонта, принятая к расчету m, м

Естественные запасы подземных вод Ve, м3

Величина извлекаемой части естественных запасов

25 %,

Ve м3

0,27

12500000

20,7

69862500

17465600

Суммарные источники формирования и восполнения эксплуатационных запасов Калитвенского участка, оцениваемые за счет естественных ресурсов и извлекаемой части естественных запасов оцениваемого водоносного горизонта в течение расчетного срока эксплуатации 9100 суток, приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5

Таблица определений источников формирования и восполнения эксплуатационных запасов Калитвенского участка

Естественные ресурсы,

м3/сутки

Извлекаемая часть естественных запасов, м3/сутки

Расчетный срок эксплуатации t, сутки

Всего источники формирования ЭЗПВ, м3/сутки

4137

17465600:9100=1919

9100

6056

Таким образом, эксплуатационные запасы подземных вод (5600 м3/сутки) полностью обеспечены источниками формирования и доля их использования, с учетом расчетного срока эксплуатации водозабора - 9100 суток, составляет 92%. Однако, следует иметь в виду, что значительная часть источников формирования ЭЗПВ (привлекаемые ресурсы) не учтены и это является надежным «запасом прочности» приведенных выше гидродинамических расчетов.

2.6 Категоризация эксплуатационных запасов

В результате проведенных поисково-оценочных работ в пределах Калитвенского участка подсчитаны эксплуатационные запасы подземных вод в количестве 5600 м3/сутки по категориям С1 и С2.

В соответствии с «Методическими рекомендациями по применению Классификации запасов ….» к запасам категории С1 отнесен расчетный проектный отбор подземных вод на оцененном участке по пробуренным скважинам 10-ш и 11-ш и по смежным с ними проектируемым эксплуатационным скважинам, в пределах обоснованных расчетным путем источников формирования запасов. Величина расчетной нагрузки на одну скважину обоснована фактическими дебитами поисковых и разведочных скважин. К запасам категории С2 отнесен расчетный проектный отбор подземных вод на оцененном Калитвенском участке недр, в пределах общей обеспеченности запасов источниками их формирования, за исключением запасов категории С1.

Эксплуатационные запасы подземных вод оценены применительно к проектируемой расчетной схеме водозабора и к рекомендуемым конструкциям эксплуатационных водозаборных скважин. Запасы категории «С1» и «С2» предназначены для определения потенциальных возможностей Калитвенского участка Каменского МПВ и могут служить основанием для вовлечения месторождения в опытно-промышленную эксплуатацию с величиной водоотбора до 5600 м3/сутки.

Распределение эксплуатационных запасов подземных вод по категориям и конкретным водозаборным скважинам приведено в нижеследующей таблице 2.6 и на графическом приложении 2.

Таблица 2.6

Распределение эксплуатационных запасов подземных вод по категориям и водозаборным скважинам

Наименование участка и целевого водоносного горизонта

Категория запасов

№№ водозаборных скважин

Эксплуатационные запасы,

м3/сутки

Обоснование категории запасов

1

2

3

4

5

Калитвенский участок, водоносный горизонт верхнечетвертичных и современных аллювиальных и аллювиально-делювиальных отложений

С1

1-э (11-ш)

560

Фактические дебиты двух существующих и трех смежных проектируемых скважин

2-э

560

5-э

560

6-э(10-ш)

560

7-э

560

Итого: 2800

С2

3-э

4-э

560

560

Расчетный проектный водоотбор за исключением запасов категории С1

8-э

560

9-э

560

10-э

560

Итого: 2800

Итого по участку С1+С2:

5600

3. Проектная часть

В соответствии с «Временным положением о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям (подземные воды)», 1998 г, по содержанию проводимых исследований и конечному геологическому результату, последующие геологоразведочные работы на участке Калитвенский относятся к III этапу (разведка и освоение месторождений) и четвертой стадии (разведка месторождения).

Основными целями работ являются обоснование режима эксплуатации месторождения и рациональной схемы водозабора, получение материалов для проектирования водозабора и оценка влияния эксплуатации подземных вод на окружающую природную среду с детальностью исходных данных, соответствующих изученности эксплуатационных запасов по категории В и необходимых для проектирования водозабора.

Основными задачами этой стадии являются:

- уточнение и детализация условий формирования эксплуатационных запасов подземных вод, качества подземных вод и основных гидрогеологических параметров до степени, позволяющей обосновать рациональную схему водозабора, тип водозаборных сооружений, количество скважин, их конструкцию и глубину, расстояния между ними, проектные дебиты и динамические уровни, необходимые мероприятия по водоподготовке;

- уточнение природной гидрогеологической модели месторождения и оценка разведанных эксплуатационных запасов подземных вод, включая прогнозы возможных изменений качества подземных вод;

- обоснование границ поясов и зон санитарной охраны и уточнение границ горного отвода;

- оценка возможного влияния планируемого водоотбора на различные компоненты природной среды с учетом природоохранных ограничений при подсчете эксплуатационных запасов подземных вод;

- обоснование системы мониторинга месторождения при эксплуатации.

Для решения вышеизложенных задач необходимо выполнить следующий комплекс работ:

- геофизические исследования;

- опытные гидрогеологические работы;

- режимные наблюдения;

- опробование;

- лабораторные исследования.

3.1 Геофизические исследования

Для уточнения геологического разреза и литологического состава пород, а также для выбора интервала установки фильтра и уточнения конструкции скважины, выделения в разрезе водоносных интервалов, подлежащих гидрогеологическому опробованию, определения минерализации вод по разрезу, выделения зон повышенной трещиноватости, выявления интервалов залегания обводненных пород, а также изучения естественной радиоактивности вскрываемого разреза в разведочных скважинах будет проведен следующий комплекс ГИС: гамма-каротаж (ГК); электро-каротаж кажущихся сопротивлений градиент зондом (КСгз); электро-каротаж кажущихся сопротивлений потенциал зондом (КСпз); электро-каротаж потенциал-сопротивления (ПС).

...

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены