География и геология/Гидрология и водные ресурсы

Магистрант 2-курса специальности 6M075500 Кафедры Гидрогеология

и инженерная геологии Кошжанов А.А.

Институт Геологии и нефтегазового дела 
Казахский национальный исследовательский технический

университет им. К.И. Сатпаева

Республика Казахстан, г. Алматы
МЕТОДИКА И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗВЕДОЧНЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ РАБОТ ДЛЯ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИ АКТОГАЙ

Разведка подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения железнодорожной станции Актогай выполнена ТОО НППФ «КазГИДЭК» на основании технического задания ТОО «Темiржолсу-Аягоз».

Участок водозабора ТОО «Темiржолсу-Аягоз» (скв. №№ 1-6) находится за контуром Жузагашского месторождения подземных вод, разведанного и утверждённого в ГКЗ СССР (протокол № 8321 от 27 июля 1979 года). Разведка подземных вод на участке водозабора не проводилась и, соответственно, эксплуатационные запасы не утверждались. Таким образом, на участке скважин №№ 1-6 проведены разведочные работы, которые сводились к обоснованию подсчета эксплуатационных запасов подземных вод. Геолого-гидрогеологические условия участка достаточно простые, продуктивный водоносный средне-верхнечетвертичный аллювиально-пролювиальный горизонт залегает практически с поверхности (на глубине 1,1-3,1 м), выдержан по простиранию и мощности на значительной площади, подстилается плотными глинами достаточной мощности. Таким образом, продуктивная толща представляет собой неограниченный в плане безнапорный водоносный горизонт. Подземные воды в пределах рассматриваемой территории хорошего качества, по химическому составу гидрокарбонатно-сульфатные и сульфатно-хлоридные натриевые с минерализацией, равной 0,7 дм³/с. и используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения железнодорожной станции Актогай.

Подсчёт эксплуатационных запасов подземных вод может быть выполнен гидродинамическим методом путем расчетов прогнозного понижения уровня подземных вод в водозаборной скважине при водоотборе, соответствующем заявленной потребности с учетом влияния соседних водозаборов в течение всего срока эксплуатации, принятого равным 10000 суток.

Как отмечалось ранее, продуктивный водоносный горизонт залегает на незначительной глубине, режим вскрываемых подземных вод подвержен влиянию внешних климатических факторов. По данным режимных наблюдений заимствованных из работы (34) проводимых на Жузагашском водозаборе, уровень подземных вод и химический состав их за эти годы остались практически неизменными. Для характеристики площадной изменчивости мощности и фильтрационных свойств продуктивного горизонта использованы материалы по ранее проведенным съёмочным работам (40).

Согласно «Классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод» для объектов с потребностью до 1000 м³/сут достаточна оценка эксплуатационных запасов по категории С₁, что в значительной мере упрощает разведку.

В связи с вышеизложенным, для решения поставленной задачи проведены следующие виды работ:

· Подготовительный период;

· Маршрутное экологическое, техническое и санитарно-гидрогеологическое обследование скважин водозабора;

· Опытные работы;

· Лабораторные работы;

· Камеральные работы и составление отчета;

· Ниже приводится краткая информация о результатах выполненных работ.

Подготовительный период и проектирование

В ходе подготовительного периода выполнены: сбор, систематизация, анализ и обобщение материалов ранее проведенных гидрогеологических и геологических исследований. В подготовительный период были составлены следующие картографические материалы:

-гидрогеологическая карта масштаба 1: 200 000;

-гидрогеологическая карта масштаба 1: 50 000;

-геоморфологическая карта масштаба 1 : 200 000;

-гидрогеологические разрезы по характерным профилям в масштабе соответствующих карт;

-схемы к будущему подсчёту запасов подземных вод;

-обзорная карта района, рисунки, таблицы и т. д.

Эти материалы с дополнениями и исправлениями положены в основу составления настоящего отчёта.

Маршрутное экологическое, техническое и санитарно-

гидрогеологическое обследование

С целью уточнения гидрогеологических особенностей исследуемого участка, необходимых при составлении гидрогеологической карты масштаба 1:25 000 (1:50 000), проведено маршрутное обследование. По возможности обследованы ранее пробуренные скважины, вскрывающие как продуктивный водоносный горизонт так и выше- и ниже залегающие горизонты, особенно в части определения положения уровня подземных вод для сравнительной оценки его с первоначальным положением. В процессе обследования изучено современное состояние окружающей среды, оценена антропогенная нагрузка на неё. Современное экологическое и санитарное состояние окружающей среды в исследуемом районе вполне благополучное. Одиночные водозаборные скважины эксплуатируется в нормальных технических условиях.

Опытные работы

С целью определения гидрогеологических параметров из скважины № 6 была проведена опытная одиночная откачка продолжительностью 3,8 суток.

Для откачки использовался электропогружной насос марки ЭЦВ-8-25-100. Глубина загрузки водоприемной части насоса составила 20 м. Откачка проводилась по общепринятой методике, замеры дебита производились по водомерному счётчику ВТ-80-Х. Замеры уровня в скважине проводились с помощью электроуровнемера ЭУ-50. При откачке получен дебит 11,5 дм³/с при понижении уровня на 1,19 м. По результатам откачки составлены соответствующие табличные и графические материалы. После проведения откачки велись наблюдения за восстановлением уровня воды в скважине. В течение 45 минут уровень воды в скважине № 6 полностью восстановился. Результаты наблюдений выражены в виде таблицы и графика временного прослеживания восстановления уровня воды, которые положены в основу расчетов гидрогеологических параметров на участке водозабора (раздел 8).

Лабораторные работы

Для оценки пригодности подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, были отобраны и проанализированы пробы воды из скважин №№ 1, 3, 4, 6. Всего отобрано: из скважин №№ 1, 3 и 4 по одной пробе на сокращённый анализ, из скважин №№ 3, 4, 6 отобрано по одной пробе на бактериологический анализ, из скважины № 6 отобрана и проанализирована проба воды на соответствие требованиям СанПиНа 3.02.002-04 РК. Одновременно с анализами на соответствие СанПин определялись и радиологические показатели. Химические анализы выполнялись в лаборатории Института Гидрогеологии и Геоэкологии им. У.М. Ахмедсафина (г. Алматы), санитарно-микробиологические анализы выполнены в Аягозском районном центре Санитарно-Эпидемиологической экспертизы. Радиологические исследования выполнены в РГКП «Центр Санитарно-Эпидемиологической экспертизы » (г. Алматы).

Камеральные работы и составление отчета

В период камеральных работ выполнена обработка результатов полевых исследований, составлены необходимые картографические материалы, оценены основные гидрогеологические параметры и произведён подсчёт эксплуатационных запасов подземных вод применительно к категории С₁ по состоянию изученности на 1 июля 2010 г.

ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Качество подземных вод должно соответствовать требованиям ГОСТа 2874-82 «ВОДА ПИТЬЕВАЯ» и СанПиНа 3.02.002-04 РК. Качество подземных вод района изучалось при проведении гидрогеологической съёмки масштаба 1: 200 000, при поисково-разведочных работах на стадии предварительной и детальной разведок Жузагашского месторождения подземных вод. В то время был изучен химический состав и минерализация значительной части территории Актогайской впадины, в том числе и исследуемого района. Подземные воды оцениваемого водоносного горизонта повсеместно пресные, химический состав их гидрокарбонатно-сульфатный натриевый и сульфатно-гидрокарбонатный кальциево-натриевый.

Наблюдения за химическим составом подземных вод, в том числе и на участке скважин №№ 1-6 с 1978 года не проводились, они возобновились только в 2010 году при разведке подземных вод на этом участке.

Качество подземных вод изучалось по результатам анализов проб воды, отобранным из скважин №№ 1, 3, 4, а из скважины № 6 при опытной откачке. Пробы отбирались на сокращённый химический анализ, на соответствие СанПиН 3.02.002-04 РК, санитарно-микробиологические анализы и радиологические исследования.

Все пробы воды были проанализированы лабораторией Института Гидрогеологии и Геоэкологии им. У.М. Ахмедсафина (г. Алматы), санитарно-микробиологические и, частично, химические анализы выполнены центром санитарно-эпидемиологической экспертизы г.Аягоза. Радиологические исследования проведены РГКП «Центр санитарно-эпидемиологической экспертизы », г. Алматы.

Результаты анализов в соответствующих формах их выражения приведены в таблицах 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7,5 и табличных приложениях.

В таблице 7.3 приведены результаты анализов по Жузагашскому месторождению за 1977-1978 г.г. (скв. №№ 1н, 1к, 59, 3к, 3н), находящимся при некотором допущении в аналогичных условиях с участком разведки. Судя по таблице химический состав вод во всех скважинах был сульфатно-гидрокарбонатным кальциево-натриевым, реже смещанным по катионам (скв. №№ 3к, 3н). Тип воды по О.А. Алёкину I-й и II-й. Минерализация воды составила 0,6-0,69 г/дм³.

В таблице 7.1. приведён химический состав воды на участке разведываемого водозабора (скв. №№ 1, 3, 4, 6) на первую половину 2010 года. Как видно из таблицы химический состав воды гидрокарбонатно-сульфатный, реже гидркарбонатно-хлоридный натриевый. Тип воды по химическому составу по О.А. Алёкину I-й и II-й. Минерализация также практически не изменилась и составляет 0,64-0,74 г/дм³. Метаморфизация химического состава за период около 30 лет, вероятно, происходит за счёт процессов испарительной концентрации, протекающих в зоне аэрации с незначительной интенсивностью. Таким образом можно сказать, что при аналогичных климатических и гидродинамических условиях интенсивного изменения состава и минерализации с течением времени происходить не будет.

Подземные воды хорошего качества, по химическому составу они гидрокарбонатно-сульфатные натриевые и сульфатно-хлоридные натриевые с минерализацией 0,7 г/дм³ I-го и II-го типов по О.А. Алекину.

В таблице 7.4 приведено содержание отдельных микроэлементов в воде. Количественное их содержание не превышает допустимых норм. Содержание радиоактивных составляющих не превышает нормы (табл. 7.5). Органические вещества в воде отсутствуют, органолептические свойства подземных вод хорошие (табличное приложение 1). В бактериологическом и радиологическом отношениях воды здоровые (табличное приложение 2, 3) и удовлетворяют требованиям ГОСТа 2874-82 «ВОДА ПИТЬЕВАЯ» и соответствуют СанПиН 3.02.002-04 РК.

Эксплуатационный водоносный средне-верхнечетвертичный аллювиально-пролювиальный горизонт залегает на незначительной глубине режим его подвержен воздействию внешних факторов и атмосферных явлений, следовательно необходимо предусмотреть защиту подземных вод от химического и бактерриалогического загрязнения.

В настоящее время участок водозабора огорожен сетчато-бетонным забором, круглосуточно охраняется специальной службой, фактически это является первым поясом зоны санитарной охраны (зона строгого режима).Для предотвращения химического и бактериологического загрязнения необходимо создание 2-го и 3-го поясов зоны санитарной охраны.

Как следует из анализа, приведенного выше, химического состава подземных вод с учётом обустройства поясов зоны санитарной охраны водозабора подземных вод средне-верхнечетвертичного водоносного горизонта и в дальнейшем могут служить надежным источником водоснабжения указанного объекта.

Выполненный подсчёт эксплуатационных запасов подземных вод на участке хозяйственно-питьевого водозабора ТОО «Темiржолсу-Аягоз» позволит осуществить бесперебойное водоснабжение железнодорожной станции Актогай.

Участок водозабора подготовлен к промышленной эксплуатации на базе представленных запасов подземных вод в количестве 500 м³/сут по категории С₁.

По результатам гидрогеологических исследований, проведенных на участке скважин №№ 1-6 для удовлетворения хозяйственно-питьевых нужд железнодорожной станции Актогай с потребностью 500 м³/сутки, можно сделать следующие выводы:

1. Водоносный горизонт приурочен к средне- четвертичным аллювиально-пролювиальным отложениям Актогайской впадины. Водовмещающими породами являются песчано-гравийные отложения, характеризующиеся однородными фильтрационными свойствами и составом как по площади, так и в разрезе. Средняя мощность водоносного горизонта составляет 32,3 м. По сложности гидрогеологических условий месторождение относится к I группе.

2. Водовмещающие отложения обладают высокими фильтрационными свойствами: коэффициент фильтрации – 31,3 м/сутки, водопроводимости – 1010 м²/сутки, уровнепроводности 4,8 х 10³ м²/сутки и коэффициент водоотдачи - 0,21.

3. Формирование эксплуатационных запасов подземных вод осуществляется за счет: естественных запасов – 3564,7 м³/сут или 41,3 дм³/с; естественных ресурсов – 23289,1 м³/сут, или 269,5 дм3/с, инфильтрации поверхностного стока в паводковый период. Эта составляющая питания нами не учтена.

4. С целью оценки эксплуатационных запасов подземных вод и определения расчетных гидрогеологических параметров на участке водозабора была проведена опытная одиночная откачка с дебитом, превышающим эксплуатационный – 11,5 дм³/с при эксплуатационном дебите, равном 5,8 дм³/с. Откачка была проведена в паводковый период.

5. На рассмотрение в ГКЗ СССР представляются эксплуатационные запасы подземных вод (по состоянию разведанности на 1 июля 2010 г.) в количестве 500 м³/сутки или 5,8 дм³/с, которые по степени изученности относятся к категории С₁.

6. Эксплуатационные запасы подземных вод (5,8 дм³/с) надежно обеспечиваются естественными запасами, естественными ресурсами. Здесь не учтена величина естественных ресурсов за счет сокращения испарения с поверхности подземных вод и транспирации растениями в период эксплуатации водозабора, это создает большую надежность подсчитанным эксплуатационным запасам.

Прогнозное понижение в центре водозабора на эксплуатационный срок (10000 суток) составляет 7,4 м, что меньше допустимой величины, равной 16,2 м.

7. По качеству подземные и поверхностные воды соответствуют требованиям ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» и СанПиН 3.02.002-04 РК.

8. Месторождение подготовлено для проектирования водозаборного сооружения к промышленному освоению.

Требование Технического задания на оценку запасов подземных вод выполнено полностью и в срок. Влияние эксплуатации водозабора на оценённом участке на общий водный баланс района и окружающую среду будет весьма незначительным и не вызовет каких-либо негативных последствий.

Литература:

1. Камалиев К.А., Остапенко О.Р. Отчёт о результатах детальной разведки Жузагашского месторождения подземных вод для водоснабжения Актогайского ГОКа (по результатам Джунгарской ГРЭ за 1975-1979 г.г. с подсчётом запасов по состоянию изученности на 1 января 1979 года).

2. Камалиев К.А. Отчёт о результатах поисковых гидрогеологических работ в районе Актогайского месторождения за 1975-1976 г.г. РГФ КазССР: 1976.

3. Сербенко В.И. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия сооружения железнодорожной линии Актогай-Госграница. РГФ КазССР: 1957.

4. Боревский Б.В., Самсонов, Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. Изд. 2-е. М.: Недра, 1979.