Расчет гидрогеологических параметров и оценка запасов подземных вод по скважине 1Ц в районе с. Намцы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

ФГАОУ ВПО Северо-восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Геологоразведочный факультет

Кафедра мерзлотоведения

Курсовая работа

на тему

«Расчет гидрогеологических параметров и оценка запасов подземных вод по скважине 1Ц в районе с. Намцы»

Проверил доцент:

Павлова Н.А.

Выполнил: студент группы ГГ-12

Кондратьева Ньургуйана

Якутск 2015 г.



Введение

Целью курсовой работы по дисциплине «Поиски и разведки подземных вод» является освоение, закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных по курсу.

Курсовой проект содержит:

- титульный лист, подписанный студентом и руководителем;

- содержание;

- введение;

- основные разделы курсового проекта;

- заключение;

- список использованной литературы;

- текстовые и графические приложения.

Задачи курсового проекта:

- Расчет гидрогеологических параметров, оценка эксплуатационных запасов и зон санитарной охраны.

- Знакомство с методикой проводимых специальных работ, а также развитие навыков самостоятельности в организаторской и исследовательской деятельности. Кроме того, необходимо было собрать материалы для курсовой работы по дисциплине «Поиск и разведка подземных вод.

Кроме того, в процессе курсового проектирования, студенты приобретают навыки самостоятельной работы с учебной, справочной и специальной научно-исследовательской литературой.

гидрогеологический подземный вода



1. Общие сведения о районе исследований

1.1 Административное и географическое положение

Намский улус расположен в Центральной Якутии, раскинулся по обоим берегам р. Лены, в долине Эн сиэли. Площадь района равна 11,9 тыс. кв. км. Административный центр улуса - с. Намцы. От столицы республики Саха - г. Якутска - 84 км наземным путем, 96 км водным и 70 км воздушным. На территории улуса располагается 19 муниципальных поселений - наслегов: Арбынский, Бетюнский, Едейский, Искровский, Кёбёкёнский, Ленский, Май магинский, Модутский, Никольский, Партизанский, Салбанский, Тастахский, Тюбинский, Фрунзенский, Хамагаттинский, Хатын-Арынский, Хатырыкский, Хомустахский 1-й, Хомустахский 2-й. В них проживает 24 300 человек. Все населенные пункты района газифицированы, пользуются электроэнергией Якутской ТЭЦ. Выгодное географическое расположение улуса определяется пропускной способностью путей со общений - водных и автомобильных. Большинство населенных пунктов района расположено вдоль ас фальтированной автотрассы, которая работает круг лый год. Она позволяет обеспечить продуктами пита ния население не только Намского улуса, Якутска, но и соседних улусов (www.sakha.gov.ru).

1.2 Краткий физико-географический очерк

Центральная Якутия приурочена к Вилюйской синеклизе и Предверхоянскому краевому прогибу Сибирской платформы. Она представлена нерасчлененной или слаборасчлененной аллювиальной низменностью с преобладающими абсолютными высотами от 90 до 200м и географически расположена значительно севернее южной границы сплошной криолитозоны и характеризируется хорошо выраженными проявлениями геокриогенных процессов. Мощность осадочного чехла достигает нескольких сотен метров, а мощность четвертичных отложений-около 100 м (Якутия, 1965; Геология ..., 1974). (www.sakha.gov.ru).

Географическое положение и рельеф

Лено-Вилюйское междуречье представляет собой равнину, занимающую Северо-восточную окраину Центрально-Якутской низменности с абсолютными высотами от 200 до 400 м. Для него характерна сложная террасированность рельефа с общим слабым наклоном на север и запад. Многочисленные замкнутые и полузамкнутые аласные котловины создают на всей территории региона своеобразный таежно-аласный рельеф. Отдельные элементы равнины, расположенные на разных уровнях, разделены сглаженными, но отчетливыми уступами. Эти элементы рельефа разнородны: одни представляют речные террасы, другие - аллювиальные равнины, сформированные совместной деятельностью речных систем, третьи имеют денудационное происхождение. В свою очередь, все элементы рельефа расчленены более молодыми долинами, в которых также развиты террасы.

В пределах региона П.А. Соловьев (1959) выделяет следующие средневысотные аккумулятивно - эрозионные террасы р. Лены. Поверхности террас представляют собой плоские слабо расчлененные равнины. Наряду с мелкими, пересыхающими речками здесь широко развиты аласы. Борта аласов крутые, склоны южной экспозиции часто формируются байджарахами, а северной - покрыты лесом. Дно аласных котловин составляют луга и остаточные озера. Нередко на аласах встречаются булгунняхи.

К понижениям, которые вытянуты на северо-запад, а на юге более широтно, приурочены многочисленные озера, располагающиеся в низинах, выработанных в основном эрозией. Мезомикрорельеф представлен заросшими формами эоловой аккумуляции и развевания песков, небольшими просадочными озерами, возникающими при оттаивании мерзлых грунтов и суффозионными просадками вблизи водных источников на берегах реки Лены (Геология СССР, 1971; Саввинов, 1973; Еловская, 1987).

Климат

Особенностью климата Намского улуса, как и всей Центральной Якутии, является его резкая континентальность. Климатообразующими факторами здесь выступают приуроченность его к относительно высоким северным широтам, преобладание западного и восточного переноса воздушных масс, плоская равнинная поверхность.

Здесь, вследствие влияния радиационного фактора, продолжительность солнечного сияния зимой очень мала, а летом - значительна. По годовой продолжительности солнечного сияния Центральная Якутия приближается к районам Нижнего Поволжья. Большая прозрачность атмосферы обеспечивает высокую интенсивность солнечной радиации. Но низкие высоты солнца в продолжительный зимний период приводят в итоге к отрицательному радиационному балансу (Гаврилова, 1973, 1998).

Малое количество осадков в районе исследований и их неравномерное распределение по сезонам года, главным образом, связано с отсутствием непосредственного влияния морских воздушных масс, которые вследствие удаленности территории от океанов приходят высушенными. Наиболее существенное значение в регионе имеют «восточный процесс» и «южный», перемещение циклонов с запада на восток, распространение отрога Сибирского антициклона в северо-восточном направлении (Гаврилова, 1996).

Рельеф не имеет существенного влияния при формировании климата, поскольку поверхность весьма ровная. Отдельные понижения или возвышенности обуславливают лишь микроклиматические особенности территории. Своеобразным в рельефе района является наличие термокарстовых котловин - «аласов». Они создают свои микроклиматические условия. Именно в этих понижениях застаивается холодный воздух, который вызывает заморозки. Холодный воздух застаивается и в многочисленных узких долинах таежных речек.

На территории Лено-Вилюйского междуречья годовое количество осадков меньше по сравнению с западными и северными районами Центральной Якутии (240 - 320 мм против 310 - 378 мм). Максимум осадков (более 50 %) приходится на лето (июнь, июль, август). Весна и первая половина лета обычно засушливые - в мае выпадает 16-23 мм, в июне - 29 - 40 и в июле - 40 - 45 мм осадков. Снежный покров держится в течение семи месяцев. Число дней со снежным покровом 225 - 250 в году. Высота снежного покрова, вследствие преобладания в зимний период антициклонической циркуляции, невелика - 25 - 30 см, плотность снега 0,14 - 0,16 г/см3. Малое количество годовых осадков и интенсивность испарения в летний период приводят к дефициту влажности, что обуславливает в свою очередь усыхание многих озер. Основным источником питания озер являются атмосферные осадки. В разные годы количество их различно и может отклоняться от нормы. Годовая сумма осадков составляет всего 240 -320 мм, в теплое время года (май - сентябрь) выпадает всего 160 - 200 мм. (www.sakha.gov.ru).

Среднемесячные показатели температуры воздуха с октября по апрель имеют значение от -7° до -45°С (наибольший минимум -60°С). Средняя температура самого теплого месяца - июля равна +17°- +18°С (абсолютный максимум +39°С). Наибольшая продолжительность безморозного периода составляет 85 - 126 дней, а наименьшая - 35 - 70 дней.

Особо характерный особенностью погоды региона в зимний период является образование области повышенного давления, в условиях которого устанавливается относительно длительная ясная и морозная погода. Иногда антициклональная погода нарушается прохождением циклонов, которые вызывают существенное потепление и усиление ветра. В температурном отношении имеется разница между западной и восточной частями Центральной Якутии. Так, средняя температура воздуха в январе постепенно повышается с северо-востока на юго-запад: с. Намцы - 45,2°, г. Якутск - 43,2° и г. Покровск - 41,5°С (Гаврилова, 1973). Зима в восточной части региона холоднее, чем в западной. Такая же картина наблюдается и в распределении среднегодовой температуры воздуха: - 11°С на востоке и 9°С на западе. Наблюдаются различия в показателях температуры воздуха на водоразделах с относительным превышением уровней до 100 м, где зимой несколько теплее, чем в долине, примерно на 1,1 - 1,3° , а летом - ниже на 0,6°С (Гаврилова, 1996). Таким образом, на Лено-Вилюйском междуречье зимой значительно холоднее, чем в западной части Центральной Якутии. Континентальность климата Центральной Якутии складывается не только в существенных различиях зимних и летних температур, но и в резкой смене погодного режима по сезонам года.

Зима продолжительная (более 6 месяцев), холодная и малоснежная. Начало сезона приходится на вторую декаду октября, а конец - на вторую декаду апреля. Наиболее холодными месяцами являются декабрь - февраль. Снежный покров нарастает медленно и наибольшей высоты (25 - 30 см в открытых местах) достигает в конце февраля - начале марта.

Озера замерзают на длительный период. Ледостав происходит в конце сентября, а вскрытие - в начале июня. Обычно большие по размерам и глубокие водоемы покрываются льдом позднее и соответственно, поздно вскрываются, чем небольшие и мелководные. Толщина льда на озерах значительно варьирует - от 80 до 120 см в зависимости от их размера, глубины, места расположения, температуры воздуха, мощности снегового покрова и образующейся наледи. Нарастание толщины льда идет довольно быстро в первой половине зимы и уже в конце декабря она достигает 53 - 57 см. В последующем скорость нарастания льда снижается, максимальная толщина льда отмечается в марте-апреле.

Весна холодная, иногда затяжная, обычно начинается (переход среднесуточной температуры через -5°С) со второй половины апреля и продолжается до конца мая. Среднемесячная температура апреля в -8,8°С, в мае -5,2°С. В весенний период характер погоды неустойчивый, с резкими усилениями ветра. Самая ранняя дата разрушения устойчивого снежного покрова отмечается во второй декаде апреля, а самая поздняя - в середине мая. Окончательно снег сходит через 3 - 5 дней после разрушения устойчивого покрова, т.е. идет интенсивное его таяние. В отдельные годы заморозки отмечались в течение всего мая. Иногда они продолжаются и летом. Вскрытие озер происходит обычно в начале июня (±10 календарных дней). Плавающие льды могут встречаться и в июне.

Летний сезон длится всего три месяца (июнь - август). Начало лета (переход среднесуточной температуры через + 10°С) приурочено к последним числам мая. Температура летних месяцев здесь значительно выше, чем в других точках данной широты. Значительны суточные амплитуды температур. Среднемесячная температура воздуха в июле составляет 10,4°С, максимальная - достигает 37,7°С. В связи с большим прогреванием воздуха над Центральной Якутией устанавливается размытая область пониженного давления, что усиливает циклоническую деятельность и летом выпадает примерно 75% от годового количества осадков.

Режим реки Лены. Весеннее половодье на реке Лена длится в среднем 35 дней. В нижнем течение весеннее половодье может длится до 40 дней.

Малая облачность и большая прозрачность атмосферы обеспечивают интенсивность солнечной радиации в весенние и летние месяцы (Гаврилова, 1973).

Осенний сезон начинается в сентябре и длится до второй половины октября. В этот период устанавливается ясная погода. В сентябре среднемесячная температура воздуха в с. Намцы составляет -5,2° С, в октябре -9,1°С. После перехода среднесуточной температуры воздуха через О° С в начале октября температура воздуха быстро падает и в конце месяца уже понижается до -22,4°С. Осень характеризуется постоянными ночными заморозками и быстрым понижением температуры воздуха (Гаврилова, 1998).

Растительность

Резкоконтинентальный климат обуславливает отличие растительного покрова Центральной Якутии от других районов республики. Намский улус входит в состав Лено-Вилюйского среднетаежного лесорастительного округа, лесистость которого равна 72 - 93,4 % (Леса ..... , 1994). На данной территории в лесном покрове преобладающими являются лиственница Леса Центральной Якутии по сравнению с северными редкостойными лесами отличаются большей сомкнутостью крон, большей высотой и богатым травянисто-кустарничковым подлеском. Если в подлеске северных редкостойных лесов преобладающая роль отводится мохово-лишайниковому покрову, то здесь за счет криоаридности климата и развития травянисто-кустарничкового покрова, его роль снижается. На Лено-Вилюйском междуречье в основном господствует лиственничный лес с травянисто-брусничным покровом.

Лиственничные леса региона подразделяются на следующие типы: ольховниковые, брусничные, багульниковые, голубичные, различные типы зеленомошных, моховых и твердовато-осочковых лиственничников.

На более возвышенных местах (200-500м) злаково-брусничные леса сменяются разнотравно-грушанково-брусничными лиственничными лесами.

В аласных районах Центральной Якутии на мерзлотных дерново-луговых почвах лиственничные леса принимают характер травянистых парковых лесов. Здесь наблюдается больший процент гумуса и питательных веществ, что обуславливает хороший рост растений, мхи почти отсутствуют. Древесный ярус в основном составляет лиственница, нередко встречается береза. Травянистый покров состоит из полыней, злаков и осок. (www.sakha.gov.ru).

Животный мир

Современная фауна Центральной Якутии сформировалась в период исторического становления Центрально-якутской равнины и современной экологической обстановки. По количеству выпадающих за год атмосферных осадков Центрально-якутская равнина приближается к степным и полупустынным районам земного шара. Выраженный дефицит увлажнения кардинально отличает равнину от других территорий распространения многолетнемерзлых пород. Это позволяет отчетливо представлять, какую роль в формировании и функционировании лесных, луговых и степных ассоциаций и водно-болотных угодий играет криолитозона и термокарстовый процесс в криоаридных условиях, имевших широкое распространение в перигляциальной зоне Евразии в соответствующие периоды плейстоцена. Сформировавшись в плейстоцене, криолитозона стала геологическим явлением, взаимодействие которого с климатом определяет ландшафтный облик и среду обитания животных (Мерзлотные..., 1989; Мордосов, Прокопьев, 2005).

Гидрология. Процессы образования аласных водоемов и классификация

Поверхность Центрально-якутской низменности сложена сильнольдистыми многолетнемерзлыми озерно-аллювиальными отложениями, эоловыми песками и лессовидными суглинками, содержащими жильные льды. Большая мощность многолетнемерзлых пород (с. Намцы - 468 м, с. Чурапча - 290 м, г. Якутск - 210 - 250 м, устье р. Татта - 360 - 460 м) при почти полном отсутствии межмерзлотных таликов свидетельствует о весьма длительном процессе промерзания и о его постоянстве (Леонов, 1971). (www.sakha.gov.ru).

Для современного рельефа Центральной Якутии типичны термокарстовые морфоскульптуры, представленные в виде полигональных образований, бугров пучения, гидролакколитов и многочисленных термокарстовых озер и аласов. Результатом термокарстовых процессов является характерный для региона котловинно-озерный рельеф. Центральная пониженная часть территории занята озерно-аллювиальной термокарстовой равниной, а в пределах Лено-Вилюйского междуречья развит таежно-аласный тип рельеф. Размеры аласов разные, протяженность их достигает нескольких километров, а глубина в среднем 3-7 м, реже доходит до 20-40 м (Соловьев, 1959; Каплина, 1987).

Поверхность территории выплощена и поэтому создаются здесь условия замедленного стока воды, образования отрицательных форм мезорельефа, их обводнения с появлением замкнутых мезотрофных и эвтотрофных озер с широким варьированием размеров водосборного бассейна, равнинных слаботекущих водотоков, консервации

Другое важное следствие возникновения криолитозоны это образование в верхних горизонтах горных осадочных пород ледового комплекса (льдонасыщенных пород), подверженного термокарстовому процессу (Шумский, 1952; Попов, 1952; Качурин, 1961; Строение..., 1979; Мерзлотно-ландшафтная карта.., 1991; Гаврилова и др., 1996; Природные опасности..., 2000; Аласные экосистемы …, 2005).

Термокарст типичен для аккумулятивных форм рельефа. Вне зависимости от дефиниций термокарстового процесса его главный признак - появление на земной поверхности локальных просадочных нелинейных форм, связанных с оттаиванием льдонасыщенных грунтов. В области равнины термокарст начинается при оттаивании сильнольдистых осадочных горных пород или обособленных подземных ледовых тел, которое происходит при увеличении установившихся глубин сезонного протаивания. Поверхностное явление термокарста возникает, если терморазрушение ледового комплекса сопровождается направленной вверх фильтрацией воды, что вызывает оседание ее дневной поверхности. Причины, провоцирующие термокарстовый процесс, могут быть как естественные, так и антропогенного происхождения. В качестве первостепенных указываются нарушение растительного и почвенного покровов, поверхностные скопления воды, а также увеличение мощности снегового покрова в пониженных участках (Фельдман, 1984). По некоторым представлениям термокарст возможен, если объемная льдистость мерзлых пород составляет не менее 35 % (Гаврилова и др., 1996). Несмотря на то, что этот показатель в пределах Центральной Якутии существенно колеблется, на преобладающей ее части он значительно превышает 35%. Поэтому термокарст здесь имеет массовое, в том числе и древнее проявление (Мерзлотно-ландшафтная карта..., 1991; Дегтярев, 2007).

Таким образом, термокарст - это совокупность физико-географических процессов и явлений, связанных с вытаиванием подземных льдов и сопровождающихся просадками земли, что приводит к появлению отрицательных форм рельефа или микрорельефа (Сумгин и др., 1940; Соловьев, 1973; Романовский, 1977; Щур, 1977).

На Лено-Вилюйском междуречье широко развиты озера термокарстового типа с площадью зеркала воды менее 1 кмІ и глубиной 2-3м. Питание аласных озер осуществляется в основном за счет атмосферных осадков. Подземные льды играют значительную роль только в начальных стадиях развития аласов. Поэтому без учета изменений суммы атмосферных осадков невозможно судить об обводненности аласных котловин. По генезису образования озерных котловин и приуроченности водосборов озер к определенным азональным и интрозональным ландшафтам выделяют следующие основные их типы: термокарстовые, эрозионо-термокарстовые, водно-эрозионные, тукулановые и старицы.

Термокарстовые озера. Как типичный элемент местных ландшафтов могут развиваться повсюду, где имеются достаточно мощные толщи тонкодисперсных суглинистых и суглинисто-торфяных отложений, благоприятствующих образованию в них подземных льдов, в ходе вытаивания которых они проходят несколько стадий развития. Вытаивание льдов происходит в результате нарушения температурного условия их захоронения. Причинами такого нарушения являются, прежде всего, пожары и вырубки лесных насаждений.

К эрозионно-термокарстовые озерам относятся эрозионно-термокарстовые и термокарстово-эрозионные водоемы, приуроченные к четвертичным отложениям древних террас среднего и высокого уровня в пределах долин крупных рек, которые большей частью являются льдонасыщенными и подверженными термокарстовым просадкам. Поэтому берега крупных долгоживущих реликтовых эрозионных озер и склоны котловин оказались переработанными термокарстовыми процессами, в результате чего они приобрели округлые и округло-удлиненные очертания в плане. Такие озера и выделены в отдельный эрозионно-термокарстовый (термокарстово-эрозионный) морфогенетический тип. Озера, относящиеся к этому типу, являются, по-видимому, наряду с тукулановыми, наиболее древними в Центральной Якутии, о чем свидетельствует большая мощность донных отложений (Жирков, 1983).

Все озера водно-эрозионного типа формируются в области миграции крупных рек и их притоков в результате отчленения меандр и проток, образуя озера старицы. В засушливый летний период они мелеют, а мелкие пересыхают и зарастают осокой. Формы озер большей частью продолговатые, а иногда округлые. Берега их низкие, часто заболоченные, дно обычно илистое.

Водно-эрозионные озера формируются в области миграции крупных рек и их притоков в результате отчленения меандр и проток. Котловины озер этого генетического типа могут располагаться в областях древних миграций рек и притоков, в результате чего старые меандры и протоки отчленяются в виде озер - стариц. Старичные озера бывают двух видов - старицы главного русла и старицы проток. Их особенно много в долинах рек, которые сложены древним аллювием. Причем, эрозионными могут считаться только те озера, которые находятся на современной пойме и на низких террасах.

К группе озер водно-эрозионного происхождения относятся и плесовые озера «травяных речек» на дне широких слабоврезанных долин на водораздельных участках. Водообмен их осуществляется исключительно весной после таяния снега. Продольный уклон долин «от юряхов» обычно незначительный, котловины озер незаметно переходят в пологие равнины, поэтому сток очень замедлен, что приводит к заболачиванию, закочкариванию озер. Уровень их воды зависит от количества выпадающих осадков, поэтому в летнее время они усыхают, а зимой - промерзают.

На Лено-Вилюйском междуречье водность озер определяется общей увлажненностью аласов, питание которых осуществляется преимущественно за счет атмосферных осадков, в меньшей степени за счет подземных льдов (Немчинов, 1958; Босиков, 1991, 2005). Последние играют значительную роль только в начальных стадиях развития аласных котловин. Отсюда следует другой важный недостаток, характерный для ондатровых угодий региона - выраженная неустойчивость гидрорежима водоемов, который практически полностью формируется погодными условиями: в дождливые годы уровень воды поднимается, в засушливые - понижается. Н.П. Босиковым (1991) установлено, что в периоды повышения общей увлажненности территории катастрофические подъемы воды в озерах происходят в течение одного вегетационного периода.

Наибольший уровень озер наблюдается при весеннем снеготаянии. Летне-осенние паводки, связанные с обильными осадками также вызывают повышения уровня воды в озерах.

1.3 Геологическая и мерзлотно-гидрогеологическая изученность района работ и месторождения (участка)

Геологическое строение рассматриваемой территории Центральной Якутии подробно изучено главным образом предприятиями Госкомитета республики Саха (Якутия) по геологии и недропользованию и сотрудниками Института геологии алмаза и благородных минералов СО РАН.

Планомерное геологическое изучение территории Центральной Якутии началось в 50-х годах прошлого века, когда экспедицией ВАГТ был проведен комплекс геолого-съемочных работ масштаба 1:1 000 000 под руководством Н.П. Егоровой, Н.П. Чернышкова, Л.А. Назаркина, Н.И. Тулохонова. Результатом этих работ явилось издание в 1957 г. листа Р-52 Государственной геологической карты масштаба 1:1 000 000 под редакцией Г.Ф. Лунгерсгаузена.

В начале шестидесятых годов в рассматриваемом районе сотрудниками ЯЦГСЭ была проведена геологическая съемка масштаба 1:200 000 на площади листов Р-52-XVI и XXII с расчленением стратиграфических подразделений кембрия и юры до ярусов и свит, были изучены особенности тектонического строения территории.

В период с 1971 по 1980 годы основные работы по изучению геологии рассматриваемого района проводились Якутской комплексной тематической экспедицией. Итогом этих работ явились карта геохимических ландшафтов и карта минерально-сырьевых ресурсов Якутской АССР в масштабе 1:2 500 000.

Большую роль в изучении геологического строения изучаемого района сыграли гидрогеологические исследования, в процессе проведения которых бурились картировочные гидрогеологические и поисково-разведочные скважины на воду в пределах данной территории.

Сведения о подземных водах на правобережной части р. Лены в Центральной Якутии появились в научной литературе в конце ХХ-х годов прошлого столетия. Первое описание водопроявления в районе ручья Улахан-Тарын приведено в работе Г.Н. Огнева «Геологические наблюдения на Лено-Амгинском водоразделе» (1927). В.М. Максимов и Н.И. Толстихин по результатам гидрогеологических исследований источников подземных вод Булуус и Улахан-Тарын в 1939 г., сделали вывод о их подмерзлотном питании (Максимов, 1941; Максимов, Толстихин, 1940). На основе этих исследований Н.И. Толстихиным, В.М. Максимовым, П.И. Мельниковым и А.И. Ефимовым было высказано предположение о существовании в Центральной Якутии крупного артезианского бассейна подземных вод, промороженного сверху до глубин несколько сот метров. Весной 1949 г. А.И. Ефимовым были проведены мерзлотно-гидрогеологические работы на источнике Улахан-Тарын с применением буровых работ. Обобщив результаты десятилетнего цикла наблюдений, он пришел к выводу о стабильности химического состава разгружающихся подземных вод, а близкое их сходство по составу с поверхностными водами позволило выдвинуть предположение об участии в питании водоносных таликов подземных вод надмерзлотного стока (Ефимов, 1952). Позднее на основе более детальных гидрогеохимических исследований, проведенных в комплексе с буровыми работами (1958-1964 гг.), этот вывод был подтвержден (Анисимова, 1969, 1971; Белых и др., 1985). В 1964-1967 гг. и 1972-1977 гг. в районе крупнодействующих источников подземных вод действовали научные стационары Института мерзлотоведения СО АН СССР, на которых проводилось изучение режима источников подземных вод и формируемых ими наледей (Шепелев, Пигузова, Арэ, 1968; Пигузова, Анисимова, Шепелев, 1977). Были получены данные о распространении межмерзлотного водоносного горизонта, выявлена идентичность условий разгрузки подземных вод на бестяхской террасе р. Лены и отмечена высокая обеспеченность родников динамическими запасами подземных вод.

В конце 60-х - начале 70-х гг. XX века геологами ЯЦГСЭ (С.Ф. Зелинская, Е.Е. Жирков, А.С. Зарубин, А.П. Паршин и др.) совместно с сотрудниками Института мерзлотоведения СО АН СССР (О.Н. Толстихин, В.М. Пигузова) была выполнена комплексная геолого-гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка масштаба 1:500 000, в процессе которой были получены данные о мощности и температуре многолетнемерзлых пород, глубине сезонного протаивания, распространении таликов по площади.

В 70-е годы В.Д. Щегловым впервые были выделены и закартированы комплексы таликовых вод, отражающие единство литолого-фациального строения таликовых зон. Крупная обобщающая работа выполнена Е.М. Дмитриевым в 1973 г., где приведены основные закономерности формирования подземных вод подаласных таликов, дана оценка их естественных и эксплуатационных запасов. В 1971 г. Н.П. Анисимовой была опубликована монография «Формирование химического состава подземных вод таликов на примере Центральной Якутии», в которой проанализировано значение различных факторов в формировании и изменении химического состава воды таликов.

В 1982-1985 гг. в связи с намечаемым строительством Амуро-Якутской железнодорожной магистрали Бестяхская гидрогеологическая экспедиция ПГО «Якутскгеология» провела гидрогеологическую и инженерно-геологическую съемку масштаба 1:200 000 методом ключевых участков. В.А. Белых, Е.М. Дмитриевым, А.И. Довгополиком и др. на бестяхской террасе были пробурены глубокие гидрогеологические скважины, которые вскрыли подмерзлотные воды, что позволило оценить их качество и мощность многолетнемерзлых пород в районе исследований. В результате этих работ была оконтурена Приленская зона подземных минеральных сульфидных вод, а также подсчитаны прогнозные ресурсы межмерзлотных вод, которые составили 329,9 тыс. м3/сут, и выполнена оценка естественных запасов подземных вод подозерных таликов (Белых и др., 1985).

В 2002-2006 гг. геологами ГУП РС (Я) «Якутская поисково-съемочная экспедиция» в рамках работ по изучению региональных гидрогеологических условий Заречной группы улусов с целью оценки прогнозных ресурсов подземных вод и обоснования возможности их использования для водоснабжения населенных пунктов были проведены гидрогеологические исследования с бурением глубоких (100 м) скважин. По результатам этих работ проведена оценка прогнозных ресурсов подземных вод по категории Р, а также переоценка запасов подземных вод на 19-ти участках в количестве 4,305 тыс.м3/сут по категории С1, составлен комплект карт масштаба 1:200 000, в том числе гидрогеологическая (Писаренко и др., 2006), принятая авторами отчета за основу при составлении гидрогеологической карты района работ.

В 2007 г. сотрудниками ГУП РС (Я) «Якутская поисково-съемочная экспедиция» выполнены работы по оценке эксплуатационных запасов подземных вод по водозаборной скважине 2/96, расположенной в районе источника «Булуус». Оцененные запасы подземных вод по категории В составляют 100 м3/сут.

В настоящее время Институтом мерзлотоведения СО РАН продолжаются режимные гидрологические, гидрохимические и геотермические наблюдения за источниками подземных вод, распространенных на бестяхской террасе р. Лены.

1.4 Геологическое строение

Литилого-стратиграфическая характеристика пород

В геологическом строении территория, прилегающая к участку работ принимают участие отложения меловой и четвертичных систем.

Меловая система- K

Нижнемеловая система мощностью 10 м представлена зеленовато-серыми, среднезернистыми, слабоцементированными песчаниками и зеленовато-серыми глинами, с которая чередует с редкими прослоями песчаников.

Четвертичная система- Q

Современная четвертичная система широко развита почти на всей территории изучаемого района. С мощностью 30 м сложена зеленовато-серыми, серыми, кварцполевошпатовыми, среднезернистыми, мелкозернистыми песчаниками.

1.5 Гидрогеологические условия

В мерзлотно-гидрогеологическом отношении рассматриваемая территория относится к Якутскому артезианскому бассейну первого порядка. Район исследований расположен на стыке двух мерзлотно-гидрогеологических структур: в пределах распространения мезозойских пород выделяется Лено-Вилюйский артезианский бассейн второго порядка, а в пределах преимущественного развития карбонатных пород кембрия выделен Приленскийкриоартезианский бассейн третьего порядка, входящий в состав Лено-Амгинского артезианского бассейна, к которому и относится участок работ (Карта мерзлотно-гидрогеологического.., 1983).

Для территории распространения многолетнемерзлых пород Н.И. Толстихин (1941) выделил три основных типа вод: надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Все последующие классификации базируются на этом принципе. По классификации Н.Н. Романовского (1983), которая в настоящее время остается наиболее популярной, выделяются: надмерзлотные воды сезонно-талого слоя и несквозных таликов, межмерзлотные, внутримерзлотные, подмерзлотные и воды сквозных таликов. Воды слоя сезонного протаивания для хозяйственно-питьевого водоснабжения практически не пригодны. Для них характерна сезонность существования, низкая водообильность, слабая защищенность от поверхностных загрязнений и спорадичность распространения. Поэтому они в данной работе не рассматриваются.

Учитывая, что район работ расположен в зоне сплошной в плане и непрерывной в разрезе криолитозоны, его гидрогеологические условия тесно связаны с особенностями развития многолетне мерзлой породы. В связи с этим в пределеах изучаемой территории выделяются слои, горизонты и комплексы над-, меж-, и подмерзлотных вод.

1.6 Тектоника

Алданская антеклиза занимает в основном южную часть и представляет собой выступ фундамента, в пределах которого развиты верхнепротерозойские и нижнепалеозойские породы, погружающиеся пол мезозойские отложения Вилюйской синеклизы и Предверхоянского прогиба. Якутский глубинный разлом делит антеклизу на две части, соответствующие ее северному и восточному склонам [Тектоника Якутии, 1975]. Северная часть сложена вендскими и нижнекембрийскими образованиями. Здесь, в центральной части северного склона Алданской антеклизы выделяется Алдано-Ленский мегавал субмеридионального простирания, а к востоку от него - Кумахтинский выступ, вскрытый скважинами Ленской ГРЭ на глубинах 566- 663 м. Северная часть восточного склона Алданской антеклизы характеризируется спокойным погружением докембрийских и кембрийских пород под пологозалегающие нижнеюрские отложения. На фоне общего плавного погружения выделяется Якутское сводовое поднятие и Барылайский структурный выступ, разделенные узкой Амгинской депрессией.

Якутское сводовое поднятие имеет форму неправильного овала, вытянутого в широтном направлении. Длина поднятия - более 250 км, а ширина - от 80-90 на западе до 180- 200 км в центральной и восточной частях. Поднятие представляет собой крупный приподнятый блок фундамента, сводовая часть которого осложнена Якутским и Таттинским выступами и разделяющий их Суольской котловиной. В пределах выступов на породах кристаллического фундамента на глубинах примерно 550 - 600 м залегают отложения юрского возраста, а на склонах поднятия вскрыты нижнекебрийские отложения небольшой мощности. Суольскую котловину выполняют нижне- и среднекембрийские, верхнетриасовые и нижнеюрские породы с мощностью около 1500м.

Амгинская депрессия представляет собой очень пологий изогнутый прогиб, разделяющий Якутское поднятие и Барылайский структурный выступ. На северо- западе, в бассейне р. Лены прогиб раскрывается в сторону Вилюйской синеклизы. Простирание его здесь - северо-западное. В бассейне р. Амги прогиб раскрывается в сторону Алдано-Майского перикратонного опускания, а простирание его становится почти субширотным. Прогиб выделяется по погружению фундамента и возрастанию мощности кембрийских отложений до 2000м и более. Наиболее крупными структурными элементами являются Мундуруччунский структурный нос и Нижнеамгинская антиклиналь.

Барылайский структурный выступ выделяется как в рельефе фундамента, так и в структуре нижних ярусов чехла и полого погружается в восточном направлении,разделяя Амгинскую депрессию на две ветви.

Мерзлотно-гидрогеологические условия

Территория Центральной Якутии относится к области сплошного распространения многолетнемерзлых пород (Соловьев, 1959; Иванов, 1984 Геокриология СССР, 1989). По данным бурения сквозные талики существуют только под руслом р. Лены и крупными озерами (Ефимов, 1958; Гидрогеология СССР, 1970; Анисимова, 1971). На низких надпойменных террасах р. Лены мощность мерзлой толщи составляет 150-300 м. Средние годовые температуры мерзлых пород колеблются от -0,5 до -3,0 C (Соловьев, 1959; Анисимова, 1971; Иванов, 1984; Скрябин и др.,1998).

Мощность многолетнемерзлых пород на бестяхской террасе р. Лены достигает 200 м ( Иванов, 1984). Температура их колеблется в пределах -0,2 до -0,5 C. На пониженных заболоченных участках речных долин, мелких водотоков температура отложений опускается от -5 до -6 C (Скрябин и др., 1998). Глубина слоя сезонного оттаивания колеблется в значительных пределах: от 0,5-0,6 до 3,0-4,0 м (Соловьев, 1959; Иванов 1984).

В пределах изучаемой территории, в четвертичных отложениях и в верхней части подстилающих их коренных пород, существуют надмерзлотные (радиационно-тепловые, гидрогенные сквозные и несквозные) и межмерзлотные талики, подошва которых залегает на глубине до 50 и более метров. Как правило, через указанные типы таликов осуществляется питание и движение подземных вод надмерзлотно-межмерзлотного комплекса, широко развитого на бестяхской террасе р. Лены.

Средне- и мелкозернистые пески бестяхской террасы р. Лены, слагающие деятельный слой, имеют весьма хорошие фильтрационные характеристики. По мнению некоторых исследователей, на бестяхской террасе р. Лены с началом таяния снежного покрова мерзлые породы не препятствуют инфильтрации талой воды, при этом осуществляется конвективный принос тепла в деятельный слой (Бойцов, Лебедева 1989).

В гидрогеологическом отношении район работ относится к юго-восточной части Лено-Вилюйского артезианского бассейна II порядка, входящего в состав Якутского артезианского бассейна I порядка Восточно-Сибирской артезианской области.

Особенностью гидрогеологических условий района является двухъярусное распространение основных водоносных горизонтов и комплексов, обусловленное геологическим строением и существованием мощной толщи многолетнемерзлых пород.

По отношению к толще многолетнемерзлых пород подземные воды подразделяются на надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Так, в пределах исследуемого участка выделяются: надмерзлотные воды сезонноталого слоя, несквозных и сквозных таликов, межмерзлотные и подмерзлотные воды. Подробная классификация надмерзлотных вод разработана В.В. Шепелевым (Шепелев, 1995, 2011). Им выделены надмерзлотная верховодка, формирующаяся в районах, где развито сезонное промерзание горных пород, а также на участках несквозных субаэральных таликов; воды сезонноталого слоя, развитые в деятельном слое в условиях слияния сезонного промерзания с многолетней толщей и надмерзлотные грунтовые воды - постоянно существующие подземные воды в несквозных таликах, развитые в области криолитозоны. Для надмерзлотной верховодки и вод слоя сезонного оттаивания характерны сезонность существования, низкая водообильность, слабая защищенность от поверхностных загрязнений и спорадичность распространения.



2. Методика проведения геологоразведочных работ

В настоящее время основным сооружением для добычи подземных вод и организации водопонижающих систем является скважина. Выбор способа бурения скважины является важным шагом в проектировании скважины. От выбора способа бурения скважины зависит долговечность скважины, дебиты откачиваемой воды, качество подземных вод, засоряемость фильтров скважины. Поэтому подходить выбору способа бурения скважины, необходимо особенно тщательно.

Выбор способа бурения скважины зависит от многих факторов: целевого назначения скважины, геолого-гидрогеологической ситуации и изученности района, технико-экономических оценок, диаметра и глубины бурения, требуемых дебитов.

Бурение скважин на воду в большинстве случаев осуществляется двумя способами: ударными и вращательными.

В данном случае, скважина №1С является одиночной скважиной (рис.1). Производилось бурение с отбором керна с станком УРБ-2Д3. Бурение скважины было начато 27 июля 2010 г. Дата окончания бурения 30 июля 2010 г. Глубина скважины состовляет 40 м. Начальный диаметр 269 мм, конечный диаметр-190 мм. (рис 2). Тип фильтра и интервал установки в данной скважине - сетчатый тип с интервалом 10-35 м.

Талые породы залегают от 12 м до 40 м. От 10 м скважины до 35 метров присутствует обсадная труда, диаметром 168 мм.(рис.3)

Пробурив скважину, глубиной 40 м так же были получены результаты термометрии.

Замеры в один день проводились 27 июля 2010г. Проанализировав данныережимных наблюдений, можно заметить, что температура при понижении уменьшается. Если на глубине 5 метров, температура на скважине состовляла - 0,2 градусов Цельция то на глубине 40 м , температура состовляет - -0,1 градусов Цельция.

В качестве водоподъемного оборудования в данном случае применяли эрлифт. Способ замера дебита объемный - емкость 454 л. Замер уровня проводили с помощью электроуровнемера. Учет времени производился секундомером. Тип фильтра и интервал установки в данной скважине - сетчатый тип в интервале 10-35 м.

На глубине 3,5 м до 39 м от устья скважины наблюдается водоносный горизонт, мощностью 35,5 м. Водовмещающими породами являются песок, песчаник, глина. Дебит откачки равен 5,92 л/с (454,46 м3/сут). Удельный дебит - 0,846 л/с*м. (D/ Продолжительность откачки равна 72 час. Понижение состовляет 6,22 м. (рис. 2)

Рис. 1 Расположение скважины

Рис. 2 Таблица технических показателей



Рис. 3 Литологическая колонка и конструкция скважины



3. Характеристика качества подземных вод

Для исследования химического состава подземной воды отбирались пробы воды на изливе в конце откачки (рис.4). Интервал отбор проб- 3,5-32 м. Отбор был произведен 4 августа 2010 г. По данным исследования можно установить, что водородный показатель pH воды равен 8,4, что говорит о том, что среда является щелочной (pH>7). Содержание в 1 л воды: (ПДК)

1)Окисляемость составляет 3,29 мг, что является нормой, т.к. подземные воды имеют в среднем окисляемость на уровне от сотых до десятых долей мг /дм3;

2) Минерализация исследуемой воды равна 416,26 мг/л (0,41626 г/л) что свидетельствует о том, что воды являются пресными;(ПДК)

3) Общая жесткость воды составляет 4,90 мг-экв. В данном случае вода является мягкой (0-4мг-экв);(ПДК)

Далее рассмотрим содержание компонентов в исследуемой воде. Содержание фторида в воде составляет 0,19 мг/л, что является оптимальной нормой содержания фтора в воде.(ПДК)

В исследуемой воде Br состовляет 0,2 мг/

Содержание йода в исследуемой воде равно 0,2 мг.

Солевой баланс природных вод определяется катионами ,, и анионами , , .

Содержание катионав воде равно 60,12 мг/л (37,34 % мг-экв), -23,10 мг/л (23,65 % мг-экв), - 35 мг/л (18,44 % мг-экв), NH4 составляет 0,30 мг/л (0,21 % мг-экв).

Содержание аниона в исследуемой воде равно 305,10 мг/л (80,39 % мг-экв), - 39,0мг/л (17,68% мг-экв), - 5,76 мг/л (1,93 % мг-экв). Содержание нитритов - 6 мг, -0,05 мг/л.( рис 4)

Согласно данным химического анализа воды следует вывод, что вода является пресной, мягкой, среднеминерализованной. По формуле Курлова

вода гидрокарбонатно кальциевая.

Рис. 4 Таблица химического состава воды

Опытно-фильтрационные работы

Результатя откачки. Наблюдается одиночная скважина с номером 1Ц. Откачка была начато 27.07.2010 г. Продолжительность откачки 72 часа. Откачка производилось с дебитом 5.26 л/с. С продолжительнотью откачки статистический уровень установился на глубине 3.5 м.

Наблюдение за восстановлением откачки воды в скважине начались в 01.08.2010 г. Статистический уровень окончательно установлен 04.08.10 .



4. Природная гидрогеологическая модель участка исследований и схематизация гидрогеологических условий

Характеристика геологических условий участка

На глубине 2 м от устья скважины, слой представлен серым, мелкозернистым с прослоями суглинок тугопластичным песком.

Следующий слой, мощность которого составляет 12 м, сложен серым песком кварцевошпатовым мелкозернистым талым.С глубины 3, 5- водонасыщенный.

На глубине с 12 до 24,4 м наблюдается песок серый, кварцполевошпатовый среднезернистый , с включением гравия , 5% водонасыщенный. В интервале 24-24,4 м с крупнозернистым песком с включениями гальки до 10%, водонасыщенный талый.

От 24,4 до30 м слой сложен зеленовато-серым кварцполевошпатовым, среднезернистым песком, с включениями гравия до 5% водонасыщенный талый.

Следующий слой от 30 до 32 м представлен зеленовато-серыми среднезернистыми слабоцементированными талыми песчаниками.

Дальше слой мощностью от 32 до 37 сложен зеленовато-серыми, плотными с редкими прослоями (до 5 см)тглинами и песчаниками зеленовато-серыми слабосцементированными.

И последний слой мощностью от 37 до 40 представлен зеленовато-серыми, среднезернистыми, талыми песчаниками.

Характеристика мерзлотно-гидрогеологических условий месторождения. По геолого-техническому разрезу, с колонки сведения о ММП, наблюдается, что с поверхности земли до глубины 39 м наблюдается сезонно-талый слой (СТС). C 39 до 40-х м распространен сезонно-мерзлый слой.

Определение расчетных гидрогеологических параметров. Обработка результата опытно-фильтрационных работ проведена графоаналитическим методом, определение гидрогеологических параметров выполнено, по результатам опытно-эксплуатационной откачки с дебитом 5,26 л/с из скважины график построен по данным восстановление, в координатах S-lgt.

Рис. 5 График по результатом восстановления

Основными гидрогеологическими параметрами, которые используются, при подсчете эксплуатационных запасов подземных вод в гидрогеологических расчетах являются:

- коэффициент водопроводимости - km, - характеризующий проницаемость водовмещающих пород при плановой фильтрации, м2/сут;

- коэффициент пьезопроводности, -а- характеризующий скорость развития депрессии в водоносном пласте, м2/сут.

- допустимое понижение уровня воды на конечный период эксплуатации скважины - Sдоп; м

- радиус скважины - r; м



5. Определение расчетных гидрогеологических параметров

Оценка эксплуатационных запасов проведена гидродинамическим методом, который является наиболее целесообразным при оценке месторождений. Принята расчетная схема замкнутого в плане напорного пласта. Основными гидрогеологическими параметрами которые используются при подсчете эксплуатационных запасов подземных вод в гидрогеологичеких расчетах являются:

-коэффициент водопроводимости - Т, характерезующий проницаемость водовмещающих пород при плановой фильтрации, /сут;

-коэффициент пъезопроводности-а, /сут;

-допустимое понижение уровня воды на конечный период эксплуатации скважины-,м;

Радиус скважины-r, м;

-радиус водопроницаемого контура-,м;

-срок работы водозабора-t, сут.

Для гидрологических условий подмерзлотных вод, расчетная формула для оценки запасов подмерзлотных вод имеет вид:

Km-коэффициент водопроводимости, /сут; -допустимое понижение уровня, м; а-коэффициент пъезопроводности,/сут; t- расчетный период эксплуатации, сут; r-радиус эксплуатационный скважины, м, -радиус водопроницаемого контура;

5.1 Подсет эксплуатационных запасов подземных вод

Оценку эксплуатационных запасов подземных вод выполним гидрогеологическим методом, который заключается в расчетах возможной производительностью водозаборного сооружения при заданном понижении уровня в водозаборном сооружении при принятых начальных и граничных условиях, а также параметрах водоносного комплекса в пределах рассчитываемой области фильтрации.

Эксплуатационные запасы подземных вод определенные как производительность водозаборного сооружения считаются обеспеченными, если расчетное понижение уровня оказывается меньше допустимого или равно ему.

Расчетное понижение в водозаборной скважине определяем по формуле:

Отсюда:

S	11,2	11,3	11,35	11,39	11,39	11,4	11,41	11,45	11,5	11,55	11,57
lgt	-7	-6,7	-6,5	-6,2	-6,2	-6,1	-6	-5,6	-4,6	-4,1	-3,8

Дано: Расчет:

1) C===0,063;

2) T===71,15 /сут;

3)lga=lg=lg=24,17;

A=11,57;

4)S=ln=ln=8,86 м.

r=0,25 м;

Sдоп=17,08 м;

Q=400 /сут;

а=1000 ;

Так как допустимое значение Sдоп=17,08 м, а полученный результат по формуле Тейса равен S=8,86 м, то откачку в данном случае проводить можно.



Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы были:

Описаны климат и геоморфология Намского района

Дана характеристика геологических и мерзлотно-гидрогеологических условий Намского района;

Рассчитаны гидрогеологические параметры и эксплуатационный запас.



Список использованной литературы

1. Гаврильева М.К. Климат Центральной Якутии. Як.кн. из-во, 1973.

2. Геокриология СССР. Средняя Сибирь. М., Недра, 1989.

3. Гидрогеология СССР. Т. ХХ. Якутская АССР. М., Недра, 1970.

4. Изюменко С.А. Климат Якутской АССР. Л., Гидрометеоиздат, 1986 г.

5. Инженерная геология СССР. Т. 3. Восточная Сибирь. М., МГУ, 1977 г.

6. Инструкция по применению классификации эксплуатационных запасов подземных вод к месторождениям питьевых и технических вод. Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР. М.,1985 - 106 с.

7. Классификация запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных вод (утв.приказом МПР РФ№195 от 30.июля 2007г.) - 53 с.

8. Коржуев С.С. Геоморфология долины средней Лены и прилегающих районов. М., АН СССР, 1959.

9. Краснов Л.И. Геология Якутской АССР. М., Недра, 1981.

10. Мельников П.И. Карта мерзлотно-гидрогеологического районирования Восточной Сибири, Масштаба 1:2500000, 1980.

11. Методические рекомендации по применению Классификации запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных вод(утв.приказом МПР РФ№195 от ЗО.июля 2007г. - 33с

12. Мокшанцев К.Б., Порнштейн Д.К. Тектоника Якутии. Новосибирск, Наука, 1975 г.

13. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.4.1074-01 Госкомсанэпиднадзор России, Москва 2002.- 95 с.

14. Плотников Н.И. Поиски и разведка пресных подземных вод. М.- Недра, 1985.~283 с.

15. Попов И.В. Инженерная геология. М., МГУ, 1959.

16. Шепелев В.В., Толстихин О.Н., Пигузова В.М. Мерзлотно-гидрогеологические условия Восточной Сибири. Новосибирск, Наука, 1984.

17. Шепелев В.В., Балобаев В.Т. и др. Подземные воды Центральной Якутии и перспективы их использования. Новосибирск, 2003.

18. Эверстов Г.Г., Прусаков В.М. Инженерно-геологические и геоэкологические условия территории Большого Якутска.

19. Соловьев П.А. Криолитозона северной части Лено-Амгин-ского междуречья. М.: Изд-во АН СССР, 1959

20. www.sakha.gov.ru

Размещено на Allbest.ru

...