Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФГБОУ ВО «КГТУ»

Кафедра водных ресурсов и водопользования

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: Гидрогеология и основы геологии

Работу выполнила:

Белоконь А.С.

Работу проверила:

Ахмедова Н.Р.

Калининград 2018



Оглавление

Введение

1. Построение геологических колонок буровых скважин и геологического разреза

1.1 Исходные данные для построения колонок

1.2 Алгоритм составления колонок буровых скважин

1.3 Построение геологического разреза

1.4 Описание разреза

2. Минерализация воды

2.1 Химический состав подземных вод

3. Грунтовый поток

3.1 Определение расхода грунтового потока

Заключение

Список используемой литературы

Приложение



Введение

Гидрогеология -- наука о подземных водах, изучающая их происхождение, химический состав, условий залегания и закономерности движения, распространения и взаимосвязи породами.

В сферу этой науки входят такие вопросы, как динамика подземных вод, гидрогеохимия, поиск и разведка подземных вод, а также мелиоративная и региональная гидрогеология.

Полученные в результате анализа имеющихся данных гидрогеологической разведки и расчетов показатели позволяют оценить характер и режимы водоносных горизонтов. Умение построить, читать и анализировать гидрогеологические планы, разрезы и другую документацию является неотъемлемой частью подготовки инженеров по направлению нашей профессии.

Вода - одна из главных жизнеобразующих и жизнеподдерживающих составляющих на Земле. Вода присутствует везде: в атмосфере, литосфере, биосфере и везде она является важным элементом.

В данной работе будут проведены анализы подземных вод на их залегание, химический состав и движение воды в грунте. Всеволожский В. А. Основы гидрогеологии. - Москва: МГУ, 2007.-442 c. Н.Р.Ахмедова Гидрогеология и основы геологии. - Калининград: ФБОУ ВПО «КГТУ», 2015 .-51 с.,

Лекции Ахмедовой Н.Р



1. Построение геологических колонок буровых скважин и геологического разреза

1.1 Исходные данные для построения колонок

По заданию курсовой работы нужно построить геологические колонки скважин № 9, 11, 22 по исходным данным и начертить их геологический разрез по данным колонкам с расположением этих колонок в соответствии с геологической картой. Описание буровых скважин к геологической карте представлено в Приложении А1.

1.2 Алгоритм составления колонок буровых скважин

Все построения были совершены на основе учебно-методического пособия.

Колонка буровой скважины представляется в виде таблицы, которые строятся на миллиметровой бумаге или в AutoCAD. Вся проделанная работа представлена в Приложении А2 Приложение А2, Приложение А3, Приложение А4, Приложение А5, Приложении А3 и Приложении А4, Приложение А5.

1.Определяют масштаб построения колонки.

2.Определяют величины, как абсолютная отметка устья (м) и абсолютная отметка забоя (м).Абсолютная отметка забоя находится как разность между абсолютной отметкой и глубиной залегания подошвы.

3.Строят таблицу, состоящую из 8 столбцов. (Глубина (м), номер слоя, геологический возраст, абс. отметка подошвы слоя (м), мощность слоя (м), номер колонки, абс. отметка уровня воды, описание породы)

4.Определяют мощность слоя (м) (разность глубины залегания подошвы соседних слоев).

5.Опредеяют абс. отметку подошвы слоя (м) (разность абс. отметки устья и мощности данного слоя).

6.Горизонтальной линией по полученным отметкам выделяют породу, указывают номер слоя, его геологический возраст, указывают название породы и ее условное обозначение.

7.По заданным глубинам залегания уровня воды определяют отметки уровней подземных вод, в случае напорных вод схематически указывают напор.

1.3 Построение геологического разреза

Геологический разрез - геологический профиль, вертикальное сечение земной коры от её поверхности в глубину. Геологические разрезы составляются по данным геологических наблюдений, по геологическим картам, материалам горных выработок, буровых скважин, геофизических исследований и др.

Геологический разрез обычно проводят поперёк простирания геологических структур по прямым или ломаным линиям, проходящим при наличии глубоких опорных буровых скважин через эти скважины, и показывают расположение, возраст и состав горных пород. Геологические разрезы особенно важны для районов, закрытых мощным чехлом антропогеновых отложений. Горизонтальный масштаб Геологического разреза отвечает обычно масштабу соответствующей геологической карты. Вертикальный масштаб Геологического разреза равен горизонтальному разрезу, что позволяет давать неискажённое изображение характера рельефа и геологического строения. Для решения многих практических вопросов приходится выяснять соотношение различных элементов рельефа местности с её геологическим строением. В подобных случаях необходимо применять увеличенный вертикальный масштаб, превышающий горизонтальный в десятки и даже сотни раз.

Геологический разрез выполняется на миллиметровой бумаге. Для построения используют абсолютные отметки подошв слоев. На схеме колонки буровых скважин отображаются в том порядке, в котором они расположены на геологической карте.

По оси абсцисс указываются:

1. Расстояние между скважинами

2. Номер скважины

3. Абсолютная отметка устья скважины

4. По оси ординат отмечаются абсолютные отметки подошв слоев.

Сначала наносят отметки устья и забоя всех геологических колонок и вертикально прочерчивают каждую из них. Затем на каждой колонке, в соответствии с данными чертежей геологических колонок, отмечают абсолютные отметки подошв слоев залегающих пород, за исключением последнего слоя. После того, как нанесены все отметки, руководствуясь данными результатов бурения, схематично соединяем отметки одинаковых слоев. После этого каждый слой помечается определенным рисунком, обозначающим тип пород, и отмечается палеонтологический возраст пород. Последним этапом является нанесение установившихся и появившихся уровней подземных вод по такому же алгоритму.



1.4 Описание разреза

Данные стратиграфической шкалы приведены в Приложении А6.

При исследовании геологического разреза грунта,1 слоем является Протерозойский гранит (трещиноватый, крупнокристаллический, выветреный). Далее идет слой аргиллита серого D-дивон. Между Позднедевонским и Протерозойским слоем имеется стратиграфический перерыв (€-кембрий,O-ордовик,S-силур). На 9, 11, 22 скважине лежит слой известняка (трещиноватый, закарстованный) С-карбон. В 9 и 11 скважинах далее следует песок крупный средней плотности Q-четвертичный. В колонке 22 его вытесняет суглинок бурый мягкопластичный Q-четвертичный. Между ними также имеется стратиграфический перерыв (Р-пермь,T-триас,J-юра,K-мел, ? - палеоген, N - неоген). Следующий слой песок средней крупности, имеющийся в 9, 11 скважинах, а в скважине 22 его вытеснил суглинок серый с щебнем известняка мягкопластичный Q-четвертичный. После на скважине 9, песок крупный с гравием рыхлый и песок мелкий рыхлый. Далее на 11 скважине, песок мелкий кварцевый рыхлый и супесь бурая текучая.



2. Минерализация воды

2.1 Химический состав подземных вод

Результаты гидрохимического анализа подземных вод из скважин взяты из Приложения Б1

Анионы	Мг/л	Мг-экв/л	%-эквивалент
CO3	6,0	0,2	3,9
HCO3	137,3	2,3	45,1
SO4	115,6	2,4	47,1
Cl	7,1	0,2	3,9
Итого:	266	5,1	100
Катионы	Мг/л	Мг-экв/л	%-эквивалент
Na	11,3	0,5	9,9
Ca	66,1	3,3	65,3
Mg	15,2	1,25	24,8
Итого:	92,6	5,05	100

Делаем пересчет содержания ионов из мг/л в мг-экв/л:

CO3 : 6,0 Ч 0,0333 = 0,2 5. Na : 11,3 Ч 0,0435 = 0,5

HCO3 : 137,3 Ч 0,0164 = 2,3 6. Ca : 66,1 Ч 0,0499 = 3,3

SO4 : 115,6 Ч 0,0208 = 2,4 7. Mg : 15,2 Ч 0,0822 = 1,25

Cl : 7,1 Ч 0,0282 = 0,2

Определяем погрешность по формуле:



,

Допустимая погрешность составляет от 2-5%. Погрешность при вычислениях составила 0,49%. Следовательно, вычисления произведены правильно, погрешность является допустимой.

Делаем пересчет содержания ионов в % -эквивалент

,

,

47%,

,

,

,

,

Общую минерализацию приближенно можно определить по формуле:

,

мг/л

Общая жесткость воды:



Ca (мг-экв/л) + Mg (мг-экв/л) = 3,3 + 1,25 = 4,55 мг-экв/л

Формула солевого состава в виде ложной дроби:

- сульфатно - гидрокарбонатно - кальциево -магниевая.

- Таким образом, общая минерализация < 1,5 г/л.

2.2 Графическое изображение химического состава воды в виде графиков-диаграмм

Рис. 1 Диаграммы солевого состава воды

2.3 Классификация подземных вод по их химическому составу

7.По классификации О.А.Алекина и С.А.Щукарева (Приложения Б3 и Приложения Б4) определяем класс, группу и тип воды:

По классификации О.А. Алёнкина: Класс гсульфатных вод, II кальциевый тип.

По классификации С.А. Щукарева: Группа А, класс 10.



3. Грунтовый поток

3.1 Определение расхода грунтового потока

Все расчеты были совершены на основе учебно-методического пособия

Рис. 2 Расчетная схема для определения расхода грунтового потока

Определение расхода грунтового потока.

Исходные данные:

Для определения грунтового потока были взяты скважины №9 и №11

Расстояние между скважинами: 243 м.

Уровень грунтовых вод в скважине №9: 96.0 м.

Уровень грунтовых вод в скважине №11: 100.4 м.

Отметка водоупорного слоя в скважине №9: 71.2 м.

Отметка водоупорного слоя в скважине №11: 71.1 м.

Уровень появившейся воды в скважине №9: 96.3 м.

Уровень появившейся воды в скважине №11: 100.9 м.

Уровень установившейся воды в скважине №9: 96.0 м.

Уровень установившейся воды в скважине №11: 100.4 м.



3.2 Порядок выполнения работы и расчеты

Построение расчетной схемы

Рисунок 2. Расчетная схема для определения расхода грунтового потока.

Мощность потока

Определение глубины потока в скважинах

h1 = 96.0 - 71.2 = 24.8 м.

h2 = 100.4 -71.1 = 29.3 м.

Определение уклона поверхности водоупорного ложа по формуле:

Где - превышение (Разность отметок водоупорного ложа в 2х скважинах), м; L - расстояние между скважинами, м.

м.

Водоупор имеет прямой уклон и кривую спада (по ходу движения воды ложе поднимается)

Определение коэффициента фильтрации kf, м/сут формула находится в Приложении

Для хорошо проницаемых галечников и гравия, частично с мелким песком, крупного песка, чистого среднезернистого песка, закарстованных, трещиноватых и других пород kf равен 100 - 10 м/сут.1



==31,54 м/сут.

=38,7 м/сут

=24,37 м/сут

Определение нормальной глубины потока h0

Определение данной величины производится методом подбора по уравнению:

,

Где - функции, определяемые по таблице Н.Н. Павловского для расчета уравнений неравномерного движения грунтовых вод; , , h1 - глубина грунтового потока в верхнем сечении, h2 - глубина грунтового потока в нижнем сечении.

h0 подбирается с учетом того, что:

При прямом уклоне и кривой спада h0 > h1

При прямом уклоне и кривой подпора h0 < h2

При обратном уклоне

Где i - средний уклон потока вод на участке между скважинами №9 и №11. Так же уклон прямой и кривой спада, находится предельно возможное значение h0:

h0 > h1=24.8м

Таким образом, h0 27.05 м

Вычисляется значение функции от искомого значения нормальной глубины потока: геологический буровой скважина грунтовой



,

1) f() = 150• [ ц( - ц(] = 150• [ ц(0.17) - ц(0.2) ] = 150•(-0.0164-(-0.0231)) =1.005

2) f() = 200• [ ц( - ц(] = 200• [ ц(0.12)- ц(0.15) ] = 200•(- 0.0078 -( - 0.0125)) =0.95

3) f() = 300• [ ц( - ц(] = 300• [ ц(0.08)- ц(0.1) ] = 300•(- 0.0034 - (- 0.0053)) =0.57

	150	200	300
f()	1.005	0.94	0.57

Строим график для определения нормальной глубины потока.

Рис.3 График для определения нормальной глубины потока

По определенному ранее значению f() графическим методом находим искомое значение .

= 153.49

5. По формуле q = • • i0 определим расход грунтового потока на 1 м его ширины.

q = • • i = 31.54*153.49*=1,985 /сут

6. Построить кривую депрессию по формуле:

ц(з) = ц(з2) - • [ц(з2) - ц(з1)]

ц(з) = ц( - [ц(= ц(0.16) - 0,2 • [ ц(0.16) - ц(0.19) ] = - 0.0144 - 0.2(-0.0144 - (-0.0207)) = - 0.0144 - 0.00126 =- 0.01566

з = 0.168

h*1=0.168•153.49=25.79

ц(з) = ц( - [ц(= ц(2,83) - 0,2 • [ ц(2,83) - ц(3,31) ] = 3,43406-0,279536=3,2

з = 2,8

h*2=2,8•13,7=38,4

Строим кривую депрессии.

Рис 4. Кривая депрессии



Заключение

Таким образом, в результате данных опытов и расчетов были получены сведения о химическом составе, хронологии расположения. Построили геологические колонки буровых скважин и геологический разрез. Выделили водопроницаемые (супесь, суглинок, песок мелкий, песок средний, песок крупный, известняк трещиноватый) и водоупорные (аргиллит) слои.

Так же по данным химического анализа был определен класс воды, группа, наименование.

При исследовании заданных трех скважин было вычислено направление движения потока грунтовых вод, определен расход грунтового потока и коэффициент фильтрации для слоистого грунта.



Список используемой литературы

1. Ахмедова Н.Р. Гидрогеология и основы геологии. - Калининград: ФБОУ ВПО «КГТУ», 2015 .-51 с. Лекции Ахмедова Н.Р.

2. Всеволожский В. А. Основы гидрогеологии. - Москва: МГУ, 2007.-442 c.

3. Тернов А.Ф. Гидравлика грунтовых вод.-Томск:ТГАСУ,2010.-63 c

4. Условные графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям ГОСТ 21.302-2013



Приложение

Исходными данными для построения являются результаты бурения колонок, выполненные в виде таблицы.



Расчеты для построения геологических колонок для последующего построения геологического разреза. Ниже представлены расчеты для колонок №9, 11, 22

Зона аэрации для колонок №9, 11, 22: Суглинок серый с щебнем известняка мягкопластичный, Суглинок бурый мягкопластичный.

Зона насыщения: Песок (мелкий рыхлый, крупный с гравием рыхлый, средней крупности средней плотности, крупный средней плотности, мелкий кварцевый рыхлый), Известняк (трещиноватый, закарстованный), Супесь бурая текучая, Суглинок (серый со щебнем известняка мягкопластичный, бурый мягкопластичный).

Колонка №9

Абсолютная отметка устья (м): 98.2

Абсолютная отметка забоя (м): 52.2

Абсолютная отметка подошвы (м):

1. 98.2 - 8,7 = 89,5

2. 98.2 - 10,7 = 87,5

3. 98.2 - 17,1 = 81,1

4. 98.2 - 22,3 = 75,9

5. 98.2 - 27,0 = 71,2

6. 98.2 - 38,8 = 59,4

7. 98.2 - 46,0 = 52,2

Мощность слоя (м) :

1. 10,7 - 8,7 = 2,0

2. 17,1 - 10,7 = 6,4

3. 22,3 - 17,1 = 5,2

4. 27,0 - 22,3 = 4,7

5. 38,8 - 27,0 = 11,8

6. 46,0 - 38,8 = 7,2

Отметка воды (м):

1. 98.2 - 1.9 = 96.3

2. 98.2 - 2.2 = 96.0

3. 98.2 - 38.8 = 59.4

4. 98.2 + 15.1 = 113.3

Водоупор: Аргиллит серый.

Водоносные горизонты: Песок (мелкий рыхлый, крупный с гравием рыхлый, средней крупности средней плотности, крупный средней плотности), Известняк трещиноватый закарстованный.

Колонка №11

Абсолютная отметка устья (м): 105,0

Абсолютная отметка забоя (м): 44,0

Абсолютная отметка подошвы:

1. 105,0 - 5,8 = 99,2

2. 105,0 - 14,3 = 90,7

3. 105,0 - 24,6 = 80,4

4. 105,0 - 32,5 = 72,5

5. 105,0 - 33,9 = 71,1

6. 105,0 - 52,2 = 52,8

7. 105,0 - 61,0 = 44,0

Мощность слоя:

1. 14,3 - 5,8 = 8,5

2. 24,6 - 14,3 = 10,3

3. 32,5 - 24,6 = 7,9

4. 33,9 - 32,5 = 1,4

5. 52,2 - 33,9 = 18,3

6. 61,0 - 52,2 = 8,8

Отметка воды (м):

1. 105,0 - 4.1 = 100.9

2. 105,0 - 4.6 = 100.4

3. 105,0 - 52.2 = 52.8

4. 105,0 + 7.8 = 112.8

Водоупор: Аргиллит серый.

Водоносные горизонты: Песок (мелкий кварцевый рыхлый, средней крупности средней плотности, крупный средней плотности), Известняк трещиноватый, Супесь бурая текучая.

Колонка №22

Абсолютная отметка устья (м): 118,6

Абсолютная отметка забоя (м): 23,6

Абсолютная отметка подошвы:

1. 118,6 - 1,6 = 117,0

2. 118,6 - 6,2 = 112,4

3. 118,6 - 47,1 = 71,5

4. 118,6 - 93,4 = 25,2

5. 118,6 - 95,0 = 23,6

Мощность слоя:

1. 6,2 - 1,6 = 4,6

2. 47,1 - 6,2 = 40,9

3. 93,4 - 47,1 = 46,3

4. 95,0 - 93,4 = 1,6

Отметка воды (м):

1. 118,6 - 11.8 = 118.2

2. 118,6 - 12.2 = 118.0

3. 118,6 - 93.4 = 72.8

4. 118,6 - 11.3 = 71.3

Водоупор: Аргиллит серый.

Водоносные горизонты: Известняк трещиноватый закарстованный, Суглинок (бурый пластичный, серый со щебнем известняка мягкопластичный).

Современная стратиграфическая геохронологическая шкала



Коэффициенты для пересчета из ионной формы (мг/л) в эквивалентную (мг•экв/л)

Ионы	Коэффициенты	Ионы	Коэффициенты
Ca2+	0,0499	HCO3-	0,0164
Mg2+	0,0822	SO42-	0,0208
Na+	0,0435	Cl	0,0282
K+	0,0256	NO3-	0,0161
NH4+	0,05543	NO2-	0,02174

Классификация подземных вод по О.А.Алёкину

Класс и группа устанавливаются соответственное по преобладающему аниону и катиону в мг•экв/л. Тип воды выделяется по соотношению ионов:

тип HCO3- > (Ca2+ + Mg2+);

тип HCO3- > (Ca2+ + Mg2+) < (HCO3- + SO42-);

тип (HCO3- + SO42-) < (Ca2+ + Mg2+);

тип HCO3- = 0

Классификация подземных вод по С.А.Щукареву

Принадлежность воды к тому или иному классу в соответствии со схемой определяется содержанием главных ионов в количестве более 25%-экв. Воду называют по преобладающим анионам и катионам. Каждый класс подразделяется на группы по величине общей минерализации.

Группа А - общая минерализация до 1,5 г/л; группа В - от 1,5 до 10 г/л; группа С - более 10 г/л;

Элемент	HCO3-	HCO3-, SO42-	HCO3-, SO42-, Cl-	HCO3-, Cl-	SO42-	SO42-, Cl-	Cl-
Mg2+	1	8	15	22	29	36	43
Ca2+, Mg2+	2	9	16	23	30	37	44
Ca2+	3	10	17	24	31	38	45
Na+	4	11	18	25	32	39	46
Na+, Ca2+	5	12	19	26	33	40	47
Na+, Ca2+, Mg2+	6	13	20	27	34	41	48
Na+, Mg2+	7	14	21	28	35	42	49

Таблица уклонов



Размещено на Allbest.ru

...