Полезные ископаемые
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
КУРСОВАЯ
РАБОТА
По дисциплине
______________________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ
ЗАПИСКА
Тема: ______________________________
______________________________
Автор: студент
гр. _____ ____________________
ОЦЕНКА: _____________
Дата:
___________________
ПРОВЕРИЛ
Руководитель
проекта _________ ________________
(должность)
(подпись)
Санкт-Петербург
2007
АННОТАЦИЯ
В данном курсовом проекте проектируется поиск подземных вод для резервного водоснабжения г.Воткинска Удмуртской Республики. Планируется произвести наземные геофизические исследования методом ВЭЗ, обследование техногенных объектов, родников, поверхностных водотоков, колодцев и эксплуатационных скважин, рекогносцировочное обследование намечаемых поисковых участков. Так же будут проведены буровые поисковые работы с проведением комплекса ГИС, опытно-фильтрационные и лабораторные работы.
При завершении всех видов работ проводятся камеральные работы: составление каталогов, разрезов, карт, оценка эксплуатационных запасов.
В
проекте представлены географо-экономические
условия района проведения работ, геологическое
строение и гидрогеологические условия
района работ.
TНЕ SUMMARY
In this graduation project is projected the retrieval of underground waters for spare water supply g.Votkinska Udmurtskoi Republics. Is planned to perform above-ground geophysic researches by method VEZ, the evaluation of technogenic objects, rodnikov, superficial vodotokov, wells and operational apertures, rekognostsirovochnoe the evaluation of targeted research districts. Likewise will be carried out of burovye pilot study with arranging of complex GIS, experienced-filtratsionnye and laboratory works.
In completing of all sorts of works are conducted kameralnye works: сomposing of catalogs, of slits, of maps, the assessment of operational reserves.
In project are presented geografo the-economic conditions of the area
of arranging of works, geological construction and gidrogeologicheskie
the conditions of the area of works.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время г.Воткинск для хозяйственно-питьевых целей использует поверхностные воды Воткинского пруда, которые содержат превышающие концентрации таких микроэлементов, как железо, марганец, алюминий, цинк, литий, стронций. В 2005 году водоотбор с пруда составил 11068,1 м³/сут. В Воткинске имеются одиночные эксплуатационные скважины, которые эксплуатируют верхне- и нижнеуржумский водоносные комплексы в количестве 1161,5 м³/сут, т.е. подземное водоснабжение составляет одну десятую часть от поверхностного.
Исходя из вышесказанного, данными проектируемыми работами и предусматривается решение проблемы хозяйственно-питьевого водоснабжения г.Воткинска путём локализации ресурсного потенциала пресных подземных вод в количестве 10тыс.м³/сут.
Населенные пункты в районе поисквой площади снабжаются водой из источников подземного водоснабжения – одиночные водозаборные скважины, эксплуатирующие как нижнеуржумский терригенный и верхнеуржумский терригенный комплекс, так и совместно оба комплекса.
Воды пресные с минерализацией 0,2-0,3г/л, по химическому составу в основном гидрокарбонатные кальциево-магниевые, иногда магниево-кальциевые, в н.п.В.Талица – кальциево-натриевые.
При
проведении полевых работ все
водозаборные скважины и поверхностный
водозабор будут обследоваться и отбираться
пробы воды. Результаты этих работ найдут
отражение в гидрохимической характеристике
подземных вод площади поисковых работ.
1. ГЕОГРАФО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
РАЙОНА
ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ
1.1. Орография
Площадь поисково-оценочных работ находится в восточной части Республики Удмуртия, в Воткинском районе, между правобережьем Воткинского пруда и р.Малая Вотка (рис.1.1).
В
геоморфологическом отношении район
работ представляет собой плиоценовую
эрозионно-денудационную
1.2. Гидрография
Наибольшей водной артерией, ограничивающей участок поисково-оценочных работ с севера, является река Вотка. Река Вотка, правый приток р.Сивы, протяженностью 52км, течет в юго-восточном направлении.
Долина
реки, шириной до 2км, преимущественно
симметричная – левый склон высокий
(до 30м), крутой, часто обнаженный. В долине
прослеживаются пойменная терраса и изолированные
останцы первой надпойменной террасы.
Русло шириной 10-20м, глубиной до 2м, скорость
течения 0,1-0,6м/с, уклон русла достигает
1м/км. В г.Воткинске на реке Вотке сооружен
пруд. Площадь его 15,82км². Пруд представляет
собой вытянутый водоем длиной около 10,5км
по р.Вотка и 5км по р.Шаркан и средней шириной
около 1,5км по р.Вотка и 0,6км по р.Шаркан.
Водохранилище питают в основном реки
Вотка и Шаркан, а также речки Вязовая,
Епишенка, Абрамовка, ручьи Крутой, Первый
и Второй Лог.
1.3. Климат
Климат района умеренно-континентальный, с продолжительной (5,5 месяцев) холодной зимой и коротким (2,5 месяца) теплым летом, с хорошо выраженными переходными временами года – весной и осенью. Средняя годовая температура воздуха по данным метеорологической станции в г.Воткинске +2°С. Самое теплое время года – вторая и третья декады июля. Максимальная температура воздуха в это время может достигать до +38°С. Наиболее холодным периодом является третья декада января. Температура воздуха в это время может достигнуть до –49°С. Устойчивый снежный покров образуется во второй декаде ноября, высота его в марте достигает 60м, на открытых местах и в лесах 65-70см. Число дней с устойчивым снежным покровом (среднее) – 165. Средние многолетние запасы воды в снеге – 141мм, максимальные – 200мм. Почва промерзает на глубину 70-100см. Снеготаяние начинается с 9-11 апреля и заканчивается во второй декаде апреля. Таяние снега в лесах заканчивается в середине мая, что приводит к продолжительному паводку на реках.
Район работ относится к зоне достаточного увлажнения. Среднегодовое количество осадков составляет 500мм, из них в вегитационный период выпадает 320мм. Средняя величина испарения достигает 327мм. Влажность воздуха колеблется от 55% в июле до 86% в феврале.
Преобладающее направление ветров: летом – северо-западное и западное, зимой – северо-восточное. Средняя годовая скорость ветра 3,4м/с, колебания её по месяцам от 2,1 до 5,1м/с. Временами скорость ветра достигает 15м/с и более. Число дней с сильным ветром в году 15-28.
Питание подземных вод происходит не круглогодично, оно практически отсутствует в период с ноября по март, ввиду промерзания почвы. Почти не происходит пополнение запасов подземных вод в июне-августе из-за большой величины испарения и интенсивного поверхностного стока (модуль стока достигает 8,4л/с с 1км²). Наиболее благоприятные условия для питания подземных вод за счет атмосферных осадков создаются осенью, характеризующейся затяжными дождями и повышенной влажностью воздуха. Весной, несмотря на то, что продолжительность периода с благоприятными условиями для питания грунтовых вод меньше соответствующего периода осенью, размер питания значителен, так как сумма всех зимних и весенних осадков намного превосходит сумму осенних.
Восточная половина изучаемой площади значительно покрыта лесами. Преобладают смешанные леса: сосна, ель, береза, осина с густым подлеском.
Почвы
района дерново-слабо и сильно-
1.4. Экономика
Среди населения района работ преобладают удмурты (до 80%), русские составляют 15% и незначительную часть составляют татары. Наиболее крупным районным центром является г.Воткинск. Это – быстро растущий центр химической промышленности и машиностроения. Воткинский район характеризуется быстрым развитием горнодобывающей промышленностью. В пределах поисково-оценочной площади расположено нефтяное месторождение "Вязовское", в настоящее время неразрабатываемое (нераспределенный фонд). Разрабатываемые месторождения нефти находятся к северу от участка работ, на левобережье р.Вотки.
Значительная часть населения занята на промышленных предприятиях г.Воткинска, остальная часть населения занята сельским хозяйством (животноводство, зерновое хозяйство, овощеводство).
Воткинск
связан железной и автомобильной
дорогами со столицей республики Удмуртия
– Ижевском, автомобильной дорогой
с твердым покрытием с
2. ОБЗОР,
АНАЛИЗ И ОЦЕНКА
РАНЕЕ ПРОВЕДЕННЫХ РАБОТ
2.1. Геологическая изученность
Район работ начал изучаться еще до революции. Этот период изучения был связан с эпизодическими маршрутными исследованиями, которые проводились с целью разработки стратиграфической схемы пермских отложений (Р.И. Мурчисон, 1841г; Гофман, 1865г; А.В. Зайцев, 1889г; П.И. Кротов, 1897г; А.А. Штукенберг, 1898г). Сведения о геологическом строении рассматриваемой территории, заключенные в трудах этих исследователей, в настоящее время утратили научное значение.
Послереволюционный период геологического изучения Прикамья, куда входил и изучаемый район, представлен работами Г.Н. Фредерикса, который в результате ошибочного представления о тектонике данного района включил в уржумский горизонт разновозрастные отложения.
В предвоенные годы в связи с индустриализацией страны, строительством и реконструкцией промышленных предприятий, резко увеличилась потребность в минеральном сырье. На территории работ и близ прилегающих районах были проведены поисковые и разведочные работы, в результате которых были выявлены и разведаны месторождения строительных материалов (известняков – Якшур-Бодьинское, гравия – Болгурское, Кварсинское, Нижнекварсинское, Нововоткинское).
С 1944 года в южных и центральных районах Удмуртии начались широкие исследования с целью поиска перспективных площадей и детальной разведки локальных структур на нефть. Работы проводились Сарапульской экспедицией Мосгеолтреста.
В
1948 году северо-восточная часть
Обобщение
результатов геолого-съемочных
В
противоположность В.А. Туруновскому,
геологи Вятско-Камской
А.П. Владимирский в 1945-1946гг. при проведении геолого-структурных съемок масштаба 1:50000 (рис.2.1) в восточной части территории листа 0-39-XXX все развитые здесь красноцветные отложения отнес к татарскому ярусу и подразделил на две свиты: нижнеустьинскую и сухонскую. Среди четвертичных отложений А.П. Владимирским отмечены аллювиальные, флювиогляциальные и элювиально-делювиальные образования.
В 1952г П.И. Журавлева проводила геологическую съемку масштаба 1:200000 в восточной части листа 0-40-XXV. Развитые на дневной поверхности верхнепермские отложения отнесены к татарскому ярусу.
Таким образом, к 1953г. вся восточная часть республики Удмуртия, включающая и район работ, была покрыта геолого-структурными съемками крупного и среднего масштаба. Однако, геологические карты, составленные различными организациями и в разное время, существенно отличались друг от друга дробностью стратиграфических расчленений и были лишены согласованности и увязки. Принятые при картировании местные стратиграфические схемы, основанные на расчленении красноцветных отложений по литологическим признакам, неизбежно приводили многих исследователей к существенным ошибкам в установлении объема татарского и казанского ярусов и корреляции разрезов. Четвертичные отложения, геоморфологические и гидрогеологические условия, полезные ископаемые практически не изучались. На основании вышеизложенного, геологические карты, составленные К.И. Тереховым и Е.А. Фофановой в 1947г.; Д.Е. Егоровым в 1948г., А.П. Владимирским в 1945г. были переведены в масштаб 1:1 000 000.
В период с 1949 по 1954гг. Московским филиалом ВНИГРИ проведена обработка кернового материала глубоких профильных скважин, пробуренных с целью уточнения стратиграфии и тектонических особенностей пермских отложений Верхне-Камской впадины. Геологи института З.И. Бороздина, В.А. Горошкова, П.И. Журавлева, Т.В. Макарова, Т.Ф. Колобова, В.И. Носаль и др., опираясь на микрофаунистические исследования (Белоусова, 1952г.) и изучение минералогического, литолого-петрографического, химического и механического состава пород, расчленили пермские отложения Верхне-Камской впадины на артинский, кунгурский, уфимский, казанский и татарский ярусы с подразделением последнего на II-IX свиты Н.Г.Кассина. II-V свиты включены в состав нижнетатарского подъяруса (нижнеустьинский и сухонский горизонты), а VI-IX свиты – в состав верхнетатарского подъяруса (северодвинский и вятский горизонты).
В 1946-1955гг. продолжались работы по поискам и разведке месторождений строительных материалов. Проведена детальная разведка на месторождениях: кирпичного сырья – Воткинском в 1953г., Якшур-Бодьинском в 1954г.; гравия – Болгурском в 1952г.
В
1952-1956гг. ЛЕНГИДЭПом производились
детальные инженерно-
Новый период в изучении геологического строения территории листа 0-39-XXX начинается в 1960г и характеризуется широким развертыванием работ по поискам и разведке месторождений нефти и газа.
Структурно-поисковым
бурением в комплексе с
В 1970-1973гг. Улановым Е.И., Улановой Е.И. и др. была выполнена геологическая, гидрогеологическая, инженерно-геологическая съемка масштаба 1:200000 в Верхнекамской впадине с целью выяснения геологического строения, гидрогеологических и инженерно-геологических условий и оценки перспектив района на полезные ископаемые.
В результате работ по территории листа проведено дробное расчленение татарского и казанского ярусов и доказана принципиальная возможность корреляции местных красноцветных отложений с стратотипическими разрезами зоны Вятских поднятий и Казанского Поволжья, впервые получено палеофаунистическое обоснование границы казанского и татарского ярусов; уточнено структурно-тектоническое строение территории листа, установлено совпадение в общих чертах структурно-тектонических планов верхне- и нижнепермских отложений; по характеру рельефа, строению четвертичного покрова, направленности и интенсивности современных рельефообразующих процессов выделены четыре геоморфологических района: доплиоценовая и плиоценовая эрозионно-денудационная равнина, среднечетвертичная денудационно-аккумулятивная равнина, среднечетвертичная-современная аккумулятивная аллювиальная равнина; выявлены месторождения кирпичных суглинков, строительных и формовочных песков.
2.2. Гидрогеологическая изученность
В
гидрогеологическом отношении район
работ начал изучаться в
Так, исследования А.М. Муравлянского выявили возможность организации водоснабжения заречной части г.Ижевска за счет водоносных горизонтов, связанных с аллювиальными отложениями р.Ижа. Бурение скважин на воду в пос.Завьялово, проводившееся организацией "Мелиоводстрой", ориентировалось на эксплуатацию водоносных горизонтов татарского яруса.
В
1952-1956гг. Восьмой экспедицией
В
1961-62гг. в юго-западной части территории
листа 0-39-XXX Э.А.Урасиной и А.Б.Минаевой
проведены геолого-
Впервые для этой территории детально освещены гидрогеологические условия, дана качественная и количественная характеристики водоносных горизонтов и комплексов. Наиболее перспективными для целей водоснабжения признаны подземные воды, приуроченные к верхней и нижней пачкам нижнеустьинских отложений.
В 1964-66гг. Ю.И.Скворцовым на территории Республики Удмуртия выполнена гидрогеологическая съемка в масштабе 1:500 000. Анализ обширного гидрогеологического материала позволил произвести оценку степени водообильности развитых в районе отложений четвертичного и дочетвертичного возраста, в том числе и отдельных литологических разностей разреза. Установлена гидравлическая связь между водами различных стратиграфических горизонтов и вертикальная гидрохимическая зональность, что позволило выделить зону пресных вод мощностью 100-150м, редко до 200м. Ю.И. Скворцовым дана предварительная оценка ресурсов пресных вод территории Республики Удмуртии. К наиболее водообильным отложениям, содержащим пресные воды, пригодные для организации централизованного водоснабжения населенных пунктов, отнесены сухонская и нижнеустьинская свита.
В
1966г. В.В.Крюковой, З.М.Ивановой, А.Н.Сысуевой,
Н.М.Шемарулиной составлен
В 1967-1970гг на территории листов 0-39-XXIII и 0-39-XXIV проведено гидрогеологическое картирование в масштабе 1:200000 (О.Е. Чумаков, В.Т. Сушков, Е.И.Уланов и др.). В этих работах приведены количественная и качественная характеристики водоносных горизонтов и комплексов четвертичных и верхнепермских отложений и оценены запасы пресных подземных вод.
В 70-х и 80-х годах организациями "Мелиоводстрой" и "Промбурвод" (текст. прил.1) сооружены многочисленные эксплуатационные на воду скважины в большинстве населенных пунктов исследуемой территории.
Масштабные исследования, проводившиеся на этой территории, представлены в работе Е.И. Уланова, Е.И. Улановой и др. "Геологическое строение и гидрогеологические условия междуречья Ижа и Сивы, выполненные в 1970-1973гг" (рис.2.2).
В результате проведенных исследований установлено, что подземные воды четвертичных отложений из-за малой водообильности практического значения для целей водоснабжения не имеют; подземные воды коренных отложений характеризуются сложными гидрогеологическими условиями, которые обусловлены резкой литолого-фациальной изменчивостью разреза толщи верхнепермских пород на небольших расстояниях, отсутствием выдержанных водоносных толщ и надежных водоупоров. Это обуславливает выделение в верхнепермских отложениях подземных вод спорадического распространения в слободских и верхнесухонских отложениях и водоносных комплексов, различных по своим качественным и количественным показателям, нижнесухонских, нижнеустьинских, казанских и уфимских отложений.
Также были выделены два гидрогеологических района на территории листа 0-39-XXX, по которым впервые произведена ориентировочная оценка эксплуатационных запасов пресных подземных вод. По состоянию на 1973г. эксплуатационные запасы пресных подземных вод для всей территории листа 0-39-ХХХ составляли 2977,75л/с. В пределах каждого гидрогеологического района были выделены площади с различной величиной водопроводимости водовмещающих пород для каждого перспективного в целях водоснабжения водоносного комплекса. Это позволило наиболее рационально выбрать поисковые участки в настоящем проекте (граф.прил.5). Установлена зона пресных вод, мощность которой в пределах района работ составляет 130-170м. Изучена качественная и количественная характеристики подземных вод территории листа на глубину до 400м в четвертичных и верхнепермских отложениях.
В
1991-1994 годах Салтыковым В. Ф.были проведены
поиски подземных вод для
2.3.
Геолого-экологическая
Геоэкологические исследования до 90-х годов в основном заключались в изучении состояния подземных вод вблизи разрабатываемых нефтяных месторождений.
С 1994 по 1999 годы публикуются ежегодные национальные доклады о состоянии окружающей природной среды Удмуртской Республики, где дается оценка степени загрязненности г.Воткинска и прилегающей территории (Госдоклад "О состоянии окружающей природной среды Удмуртской Республики в 1999г., издательство ИжГТУ, 2000г.).
В
1997 и 2000 годах публикуются работы
с участием В.И.Стурмана и др. о
экологических проблемах
В
2000-2002 годах Центральной ГГЭ
В результате проведенного комплекса эколого-геологического обследования Воткинского пруда получены данные по глубине и мощности донных отложений водоема, загрязнению вод и донных осадков пруда и питающих его притоков, химическом составе пылевых выпадений в пределах акватории пруда и прилегающей территории, о водном балансе пруда, загрязнении подземных вод и о влиянии техногенных объектов, в том числе нефтяных месторождений, на экологическое состояние почвенного и подпочвенного горизонтов в пределах водоохранной зоны пруда.
2.4.
Геофизическая изученность
На
исследованной площади в
Электроразведочные работы в пределах листа О-39-ХХХ начали производиться с 40-х годов (рис.2.3).
В период с 1947 по 1955 годы под руководством А.В. Кавина (контур 15), Ю.Г. Кантова (контур 36) выполняются электроразведочные работы ВЭЗ масштаба 1:100000 с АВ = 3-8 км и густотой сети 1 точка на 5-6 км2, охватывающие большую часть территории исследований с целью картирования структурной поверхности по опорному геоэлектрическому горизонту (ОГЭ). По результатам работ составлены карты изогипс по кровле высокоомного геоэлектрического горизонта, отождествляемого с сульфатно-карбонатными отложениями нижней перми (кунгурский ярус). Выявлено несколько поднятий, которые могут являться потенциальными на поиски нефти. Однако, использование материалов, полученных в результате полевых работ (контур 36) расположенного в пределах проектируемой поисковой площади, не предоставляется возможным из-за отсутствия первичного материала в отчете.