Рис. 2

Как следует из схемы (на рис.2), проектный водозабор состоит из 14 скважин, располагающихся на расстоянии 300-400 м друг от друга. Общая протяженность ряда скважин проектируется в пределах 5 км с севера на юг (почти в меридианальном направлении). Суммарный дебит скважин составит порядка 44000 м³/сут.

4.3 Характеристика качества подземных вод

По химическому составу воды средне-верхнефаменского водоносного горизонта в пределах переуглубленной части палеодолины гидрокарбонатные магниево-кальциевые с минерализацией 0,4-0,5 г/дм³. По качеству воды и в бортовых, и в центральной частях палеодолины отвечают требованиям СанПиНа. Наиболее новая информация о химическом составе вод представлена в анализах на основе проб скважины 56 р.э. (таблицы 1 и 2).

4.4 Схематизация гидрогеологических условий района

Участок «Ростань» расположен на водоразделе р.р.Хопер и Ворона, являющихся естественными дренами. Предыдущими исследованиями установлена тесная взаимосвязь между всеми гидрогеологическими подразделениями, развитыми в районе работ и единство режимообразующих факторов. Формирование эксплуатационных режимов средне-верхнефаменского водоносного комплекса будет происходить преимущественно за счет перетока из вышележащего уваровско-тамбовского горизонта, который в свою очередь, взаимосвязан с белогорским и четвертичными горизонтами и комплексами. Разгрузка последних осуществляется в долины рек.

В связи с вышеизложенным, внешние границы модели на западе, юге и востоке ограничены естественными дренами - нижнее течение р.Ворона - р.Хопер - которые в модели реализованы как граничные условия III рода (H/Q связанные функциональной зависимостью) (рис. 3).

Рис. 3

Северная граница модели была удалена за пределы возможной области развития депрессионной воронки в питающем уваровско-тамбовском горизонте и реализована граничные условия II рода (Q=const=0).

Разработка модели осуществлялась на планшете масштаба 1:50000. Площадь моделирования была разбита на блоки имеющие размеры от 350м • 350м до 1850м •1500м.

Минимальные размеры блоков модели приурочены к району проектируемого водозабора

и обусловлены необходимостью реализации в модели проектных эксплуатационных скважин. Максимальные размеры блоков - к краевым частям модели (в связи с этим здесь отмечаются отклонения модельного и фактического положения русел моделируемых поверхностных водотоков). Всего было задано 37 блоков по оси J (строки) и

35 блоков по оси I (столбцы). Общее количество блоков расчетной модели составило 1295. Общая площадь моделирования составила 41,2x30,9 км=1273км².

Фильтрационные свойства гидрогеологических подразделений развитых в районе изучены в незначительном объеме и приурочены в основном к первым от поверхности горизонтам и к краевым частям модели. В связи с этим выделение зон с различными коэффициентами фильтрации выполнено на основе общегеологических условий развития тех или иных отложений с учетом имеющихся результатов определения Кф по одиночным и кустовым откачкам.

При разработке математической модели в разрезе было выделено 4-е основных водоносных комплекса:

- в первый комплекс включены все водоносные и водоупорные отложения четвертичного, неогенового и мелового возрастов, залегающие выше аптекою водоупора;

второй комплекс модели представлен глинами аптского возраста;

- третий комплекс представлен валанжинскими песчано-глинистыми отложениями; четвертый комплекс модели - известняками вернедевонского возраста.

С целью реализации в модели ламкинского водоупора, в составе первого комплекса

выделено три слоя. Таким образом, в вертикальном разрезе моделируемой территории

выделено - 6 слоев:

1 слой (Q + N₂bg) состоящий из гидравлически взаимосвязанных между собой и поверхностными водотоками гидрогеологических подразделений:

- современный аллювиальный горизонт;

- верхнечетвертичный аллювиальный горизонт; - нижнечетвертичный (южно-воронежский) аллювиальный горизонт; - белогорский терригенный горизонт.

Данный слой развит по всей моделируемой территории. Плановая неоднородность фильтрационных свойств первого слоя отражена в выделении 5 зон с коэффициентами фильтрации от 1 до 30 м/сут. Максимальные значения Кф приурочены к верхнечетвертичным аллювиальным отложениям, минимальные - к области развития южно-воронежского горизонта.

2 слой (N₁lm) представлен глинами тамбовского возраста имеющими повсеместное распространение в центральной части модели. В пределах развития данного водоупора выделено две зоны с Кф - 0,1 и 0,5м/сут, которые отражают фациальную изменчивость отложений. Минимальное значение Кф приурочено к центральной части области развития тамбовских глин, максимальное - к южной и северной частям, где глины залегают в виде маломощных прослоев в толще песков.

3 слой (n₁+k₁а) включает в себя водоносные уваровско-тамбовский терригенный горизонт. Плановая фациальная неоднородность отложений реализована в выделении 5-ти зон с Кф от 5 до 40м/сут. Максимальные Кф приурочены к области развития переуглубленной части неогеновой палеодолины. По мере уменьшения мощности неогеновых отложений и, соответственно, увеличения мощности отложений апта альба, уменьшался и Кф. Первые три слоя модели объединены в единый комплекс и имеют общий статический уровень.

4 слой модели (K₁a) представлен водоупорными глинами аптского возраста, распространенными практически по всей области моделирования, за исключением переуглубленной части неогеновой палеодолины (m=0м). По всей области развития аптского водоупора задан Кф = 0,01 м/сут.

5 слой модели ( K₁v) представлен песчано-глинистыми отложениями валанжинского яруса. Данный слой развит на всей площади моделирования, минимальная мощность его отмечается в пределах переуглубленной части неогеновой палеодолины. В плане было выделено 4 зоны с коэффициентами фильтрации от 15 до 0,5м/сут. Максимальное значение К_Ф=15м/сут приурочено к участку разведки «Махровский». Минимальное значение приурочено к восточной части территории, к области погружения кровли девонских известняков, где происходит увеличение мощности валанжинских глин.

6 слой модели (D₃) - представлен известняками целевого средне-верхнефаменского водоносного комплекса и развит по всей области моделирования. Вскрытая мощность отложений достигает 30м, однако результаты резистивиметрии показали, что мощность зоны наиболее активной трещиноватости не превышает 15 м и приурочена она к верхней части разреза. В связи с этим, мощность шестого слоя модели по всей территории была задана равной 15 м. Плановая фильтрационная неоднородность этого слоя была реализована в отношении нескольких зон с коэффициентами фильтрации от 0,1 до 75м/сут. Максимальные значения приурочены к переуглубленной части палеодолины.

4.5 Расчет эксплуатационных запасов месторождения подземных вод “Ростань”

Учитывая сложные геолого-гидрогеологические условия участка работ, в ФГУП «Воронежгеология» прогнозная оценка эксплуатационных запасов месторождения “Ростань” была подсчитана методами математического моделирования. При разработке математической модели в разрезе выделялось четыре основных водоносных горизонта, причем с целью реализации ламкинского водоупора, в составе первого комплекса было выделено три слоя. Таким образом, в вертикальном разрезе моделируемой территории выделено 6 слоев.

Проведённые расчёты подтвердили возможность отбора 44000м³/сут воды на участке «Ростань» из средне-верхнефаменского терригенно-карбонатного комплекса верхнего девона. Максимальное расчетное понижение по намечаемому к эксплуатации комплексу составляет 25,4м, по питающему - 23,7м (при допустимом понижении для питающего пласта - 42,9м). Ущерб поверхностному стоку p.p. Хопёр и Ворона не превысит 1,5% от минимального меженного их расхода Разработанная геофильтрационная модель района работ обладает достаточно большим запасом прочности, так как при решении прогнозных задач задано низкое значение гравитационной водоотдачи для первого модельного комплекса и не учитывается приток подземных вод поступающий с северо-восточной границы района.

В силу сложности характера вычислений с использованием специализированных программных средств, автору данной курсовой работы не было возможности проверить точность результатов. Был выбран косвенный метод прогнозной оценки эксплуатационных запасов месторождения: путем пересчетов на основе более простой модели работы водозабора, абстрагируясь от тесной связи с уваровско-тамбовским водоносным комплексом, наличия напора в средне-верхнефаменском водоносном горизонте, а также различного дебита каждой из 14-ти скважин проектного водозабора. Во внимание принимались только основные гидродинамические параметры.

Расчетные данные:

H = 30 м (мощность безнапорного пласта);

K = 75 м/сут (коэффициент фильтрации);

Т = 957 м²/сут (коэффициент водопроводности);

a_y = 1,8*10⁴ м²/сут (коэффициент уровнепроводности);

n = 14 скважин (количество скважин в ряду);

2σ = 461 м (ср. расстояние между скважинами);

длина линейного ряда = 5950 м.

Допустимое понижение S_доп=15 м.

Расчет производится по формуле:

, где:

Q_сум. – суммарный расход всех взаимодействующих скважин водозабора м³/сут.

Q₀ – дебит наиболее нагруженной скважины, работающей в центре водозабора, для которой определяется понижение уровня, м³/сут.

Q₁ …. Q_n – дебиты скважин, вызывающих срезки, расположенных на расстоянии r₁ …. R_n

R_n – приведенный радиус водозабора, определенный по формуле R_n=1,5 , где t – расчетный срок эксплуатации водозабора = 10000 сут.

Q_сум принимаем равным 44000 м3/сут (заявленная потребность), тогда Q₁ … Q₂ == 3143 м³/сут.

r₀ = 0,2 м (скв. №7 – 56 р.э.);

r₁ = 337,5 м (скв. №8 – проектная);

r₂ = 675 м (скв. №9 – проектная);

r₃ = 1012,5 м (скв. №10 –проектная);

r₄ = 1350 м (скв. №11 – 55 р.э.);

r₅ = 2130 м (скв. №12 – проектная);

r₆ = 2910 м (скв. № 13 – проектная);

r₇ = 3700 м (скв. № 14 – 51 р.э.);

r₈ = 375 м (скв. № 6 – проектная);

r₉ = 750 м (скв. №5 - проектная);

r₁₀ = 1125 м (скв. № 4 – проектная);

r₁₁ = 1500 м (скв. №3 – 57 р.э.);

r₁₂ = 1875 м (скв. №2 –проектная);

r₁₃ = 2250 м (скв. №1 – проектная).

Тогда:

= 30 – 16 =14 м.

Таким образом, было получено понижение, не превышающее допустимого.

Заключение

В результате произведенных исследований было установлено:

1. По качественным характеристикам воды средне-верхнефаменского водоносного комплекса удовлетворяют требованиям СаНПиН.

2. Количественные характеристики данного комплекса изучались с использованием схемы будущего водозабора из 14-ти скважин с совокупным дебитом 44000 м³/сут двумя методами: моделированием в программном комплексе MCG (создан в МГУ, кафедра гидрогеологии) и относительно простым схематичным методом оценки расчета водозаборных сооружений в однородном неограниченном пласте при постоянном дебите скважин. В первом случае, максимальное понижение составило 23 м при допустимых 42, во втором – 14 м при допустимых 15-ти.

Учитывая несовершенство любой математической модели вследствие невозможности учесть все факторы, определяющие гидродинамику, задача подтверждения одних расчетов другими изначально не ставилась. Целью расчетов было показать, что максимальное понижение центральной скважины водозабора в обоих случаях окажется меньше допустимого, то есть водозабор с его экономико-технологическими характеристиками сможет без проблем функционировать заданное расчетами время (10000 суток). А, следовательно:

1. задача хозпитьевого водоснабжения г. Борисоглебска с потребностью 52000 м³/сут может быть решена в соответствии с планом за счет использования ресурсов месторождения «Ростань» (44000 м³/сут). Оставшиеся потребности могут быть удовлетворены водами неогеновых и четвертичных водоносных комплексов городского водозабора «Чигорак».

ЛИТЕРАТУРА

А. Опубликованная:

1. Боревский Б.В., Дробноход Н.И., Язвин Л.С. “Оценка запасов подземных вод”, Киев, Выща школа, 1989 г. – 407 с.

2. Климентов П.П., Кононов В.М. “Методика гидрогеологических исследований”, Москва, Высшая школа, 1989 г. – 448 с.

3. Мироненко В.А. “Динамика подземных вод”, Москва, Недра, 1983 г. – 357 с.

4. Плотников Н.И. “Поиски и разведка пресных подземных вод”, Москва, Недра, 1985 г. – 370 с.

5. Жернов И.Е. “Динамика подземных вод”, Киев, Вища школа, 1982 г. – 324 с.

Б. Фондовая:

1. Заключение о результатах работ первой очереди I этапа по объекту «Изыскание дополнительных источников водоснабжения г. Борисоглебска Воронежской области на участке «Ростань»», г. Воронеж, 2001 г.

ГРАФИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ:

1. Гидрогеологическая карта масштаба 1:50000, совмещенная с картой фактического материала;

2. Гидрогеологические разрезы по линиям I-I, II-II;

3. График колебания дебита и динамического уровня в скважине 56 р.э. и др. данные по скважине;

4. Иллюстрированное приложение работ на участке месторождения “Ростань”;

5. Моделирование работы проектного водозабора, использующего ресурсы средне-верхнефаменского водоносного комплекса;

6. Геологическая карта района работ масштаба 1:200000 с разрезом.

40