Материал: Гидрогеологические условия Орловского участка Борского месторождения подземных вод

Верхнеуржумский относительно водоносный горизонт (P₂ur₂)имеет ограниченное распространение на бортах погребённых долин. Общая мощность горизонта не превышает 36м.

Водовмещающими породами являются песчаники, мергели и известняки, залегающими прослоями (мощностью до 3-5 м). Верхний и нижний водоупор представлены глинистыми отложениями выше- и нижележащих пород; могут отсутствовать. Более высокое положение гипсометрическое горизонта относительно нижнеуржумского способствует более активному растворению гипсов в разрезе. Горизонт может содержать пресные воды.

Питание водоносного горизонта осуществляется путём перетекания из котельнического и неоген-четвертичного комплексов, а разгрузка - в нижележащий горизонт.

Почти на всей площади территории исследований кровля нижнеуржумского относительно водоупорного горизонта (P₂ur₁) размыта в различной степени, что сказывается на его мощности. Она колеблется от 9,2 до 38,8 м.

Литологический состав пород горизонта характеризуется значительной изменчивостью, как в разрезе, так и по латерали. Сложен он преимущественно глинами, алевролитами, с маломощными (до 1,5м) прослоями песчаников, редко мергелей, залегающих на разных гипсометрических уровнях, с включениями гипсов.

Подземные воды приурочены к прослоям песчаников, мергелей, трещиноватых алевролитов и, редко, глин, мощностью от 0,4 до 1,5 м. Суммарная мощность водовмещающих пород не превышает 4,5 м. коэффициент фильтрации варьирует от 0,1 до 2,6 м/сут. Максимальные значения характерны для зон повышенной трещиноватости на границах активных неотектонических блоков.

По характеру залегания воды горизонта напорные, трещинно-поровые. Величина напора над кровлей горизонта достигает 52,2 - 62,0 м. Пьезометрические уровни зафиксированы на глубинах от 1,6 до 10,3 м. Абсолютные отметки пьезометрической поверхности изменяются от 66,3 до 88,0м.

Водообильность слабая, неравномерная. Удельный дебит изменяется от 0,004 до 1,3л/с. Величина водопроводимости составляет 1,0-11,7 м²/сут.

Воды горизонта слабосолоноватые, с минерализацией от 1,2 до 2,0 г/л. Состав вод сульфатный, преимущественно кальциевый, что обусловлено загипсованностью разреза.

Питание осуществляется в основном за счет перетекания из неоген-четвертичного комплекса. Основной дреной является р. Волга.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения не используется.

Нижнеказанский водоносный горизонт (P₂kz₁), объединяющий однотипные по проницаемости нижнеказанские обводненные отложения, распространен повсеместно. Его слагают известняки и доломиты, участками кавернозные, неравномерно трещиноватые, с прослоями глин, тяготеющих к нижней части разреза, а также мергели. Карбонатные породы включают линзы и прослои гипса. Водоупорная кровля представлена относительно водонепроницаемыми глинами и алевролитами уржумских отложений. По единичным скважинам кровля горизонта вскрыта на глубине 41,2-98,1 м. Подстилающий водоупор сложен гипсово-ангидритовой толщей сакмарского яруса.

По условиям залегания воды горизонта напорные. Величина напора составляет 79,0-91,0 м. Пьезометрический уровень залегает на глубине 3,1-10,5м. Дебиты скважин составляют 0,4-9,81л/с, удельные дебиты - 0,004-1,74л/с, водопроводимость - 2,8-356,0 м²/сут.

Воды сульфатные и хлоридно-сульфатный с минерализацией 1,0-2,2 г/л. На прилегающей территории минерализация достигает 5,1 г/л.

В пределах района работ сакмарский водоупорный горизонт (P₁s) распространены повсеместно. Представлены они, преимущественно, ангидритами, гипсами с редкими маломощными прослоями доломитов. По своим фильтрационным свойствам толща водонепроницаемая, является региональным водоупором, разделяющим зону активного и замедленного водообмена.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД И САНИТАРНОЙ ОБСТАНОВКИ

Формирование химического состава подземных и поверхностных вод на территории Орловского участка Борского МПВ происходит под воздействием совокупности факторов: климатических, геоморфологических, геологических и антропогенных.

Для характеристики качества подземных и поверхностных вод отбирались пробы воды из эксплуатационных и поисково-разведочных скважин, расположенных по всей площади рассматриваемого участка и пробы воды в створах поисково-разведочных скважин из реки Ватома.

Отбор проб был произведен дважды: в первой декаде сентября и в третьей декаде мая 2009 года.

3.1 Характеристика качества поверхностных вод

Вотообор из р. Ватома производился на водомерном посту, в непосредственной близости от куста № 3 Орловского участка. По результатам опробования поверхностные воды р. Ватома относятся к гидрокарбонатному классу, натриево-кальциевой группе, весьма пресные, от мягких до умеренно жестких (1,5-3,68 ммоль/л). По водородному показателю (pH) воды нейтральные [16].

Формула Курлова для вод р. Ватома:

По результатам наблюдений в весенний период (пробы были отобраны 17 мая), выявлено снижение содержания гидрокарбонатов в пользу сульфатов и рост содержания ионов кальция за счет ионов натрия и калия. Дата отбора проб на графике режимных наблюдений (Рис. 6.) выпадает на период, когда пик половодья был пройден, и уровень воды практически достиг меженного минимума. Изменение макрокомпонентного состава подземных вод в пользу сульфатов и кальция, вероятно, свидетельствует в пользу питания реки подземными водами.

Зафиксировано превышение ПДК содержания железа общего, окисляемости перманганатной, нефтепродуктов. (Приложение 2), что вероятнее всего является следствием антропогенного воздействия на среду.

3.2 Характеристика качества подземных вод

Неоген-четвертичный водоносный горизонт.

По макрокомпонентному составу подземные воды данного водоносного горизонта относятся к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе, I типу и сульфатному классу, кальциевой группе, II типу по классификации О.А. Алекина [4]. Точечно встречаются воды гидрокарбонатного класса кальциево-натриевой, натриево-магниевой группы и натриевой, II типа, хлоридного класса кальциевой подгруппы, II типа. Распределение и изменчивость катионного и анионного состава можно наблюдать на треугольных диаграммах (Рис. 3.).

Рис.3. Треугольники Ферре для анионов (а) и катионов (б), отражающих макрокомпонентный состав вод неоген-четвертичного водоносного горизонта

а - в верхнем треугольнике диаграммы представлены воды гидрокарбонатного класса, в правом нижнем - сульфатного класса, в центральный попала проба с водой хлоридного класса;

б - в верхнем треугольнике расположены пробы воды кальциевой группы, в центральном воды смешанного катионного состава (кальциево-натриевой и натриево-магниевой группы), в нижнем левом натриевой подгруппы.

Гидрокарбонатный класс вод наиболее широко распространен на рассматриваемом участке, воды от весьма пресных до собственно пресных (минерализация от 0,07 до 0,9 г/л), слабокислые или слабощелочные (pH 5,8-8,2), от мягких до жестких (общая жесткость от 0,4 до 9,04 мг-экв/л). В данном классе доля HCO₃ в пробах варьирует от 41 до 93 экв -%, содержание SO₄ достигает - 37 экв -%, а Cl - 29 экв-%.

Преобладающим катионом является Са, его содержание колеблется от 44 до 72 экв-%, далее по частоте встречаемости следует Mg - от 8 до 43 экв-%, и Na от 0 до 36 экв-%.

Типовая формула Курлова имеете следующий вид:

Сульфатный класс вод распространен в южной части площади и небольшими ареалами в центральной и восточной частях. Воды от весьма пресных до слабосолоноватых (минерализация от 0,2 до 1,3 г/л), нейтральные или слабощелочные (pH 7,1 - 8), от мягких до очень жестких (общая жесткость от 0,9 до 16,2 мг-экв./л). Здесь и далее классификации по минерализации, жесткости, водородному показателю дана по нормативам ОСТ 41-05-263-86 [5] Содержание сульфатов в данном классе колеблется от 57 до 93 экв-%.. На втором месте по содержанию в ряду анионов стоит HCO₃ до 32, а на третьем Cl - до 16 экв-%.

Типовая формула Курлова для сульфатных вод:

Сульфатный класс вод приурочен к зонам разгрузки вод пермских отложений (зонам повышенной трещиноватости и литологическим окнам).

Отдельной скважиной, возле п. Керженец, вскрываются воды хлоридного класса. Воды весьма пресные и пресные, минерализация 0,04 - 0,23 г/л, общей жесткостью 0,24 - 2,91 мг-экв./л.

Формула Курлова для вод хлоридного класса имеет следующий вид:

В целом, качество подземных вод неоген-четвертичного водоносного горизонта по радиологическим показателям, микробиологическим и показателям антропогенного воздействия удовлетворяет требованиям к питьевой воде СанПиН 2.1.4.1074-01 [12], [13].

При сравнении проб воды, отобранных в первой декаде сентября и в третьей декаде мая следует отметить незначительное снижение минерализации (в пределах 0,3 г/л) и смещение долей в катионном составе в пользу Na+K, его концентрация растет в пределах 5%. Катионный состав остаётся выдержанным, микрокомпоненты изменяются незначительно, в пределах нормативных показателей. [ссыль а отчет]

Как видно из Приложения 1 качество вод неоген-четвертичного водоносного горизонта на Орловском участке в целом удовлетворяет требованиям СанПиНа 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая», за исключением следующих параметров: содержания железа общего, марганца, локально сульфатов (приуроченных к зонам повышенной проводимости уржумского относительно водоупорного горизонта), показателю общей жесткости и минерализации. Повышенное содержание железа может быть следствием частичного питания целевого водоносного горизонта из верховых болот, расположенных на водоразделе. Превышение по остальным компонентам является следствием антропогенного влияния.

Нижнеуржумский относительно водоупорный горизонт

Характеристика качества подземных вод горизонта дается по одной пробе, отобранной из поисково-разведочной скважины 5 Н в кусте 3. Воды горизонта принадлежат к сульфатному классу магниево-кальциевой группе (по О. А. Алекину [4]), слабосолоноватые, от жестких до очень жестких (7-35,5 ммоль/л), нейтральные по водородному показателю (pH).

Типовая формула Курлова для уржумского относительно водоупорного горизонта:

Нижнеказанский водоносный горизонт

Характеристика качества подземных вод нижнеказанского водоносного горизонта приведена по архивным данным [7]. Воды горизонта относятся к сульфатному классу, натриевой и кальциевой группе. По минерализации воды умеренносолоноватые, по водородному показателю (pH) нейтральные.

Формула Курлова для сульфатного класса кальциевой подгруппы подземных вод:

Воды нижнеказанского водоносного горизонта не соответствуют требованиям СанПиН 2.1.4. 1074-01 по следующим параметрам: содержание железа, марганца и минерализации.

Таким образом, воды неоген-четвертичного водоносного горизонта по своим гидрогеохимическим параметрам могут быть использованы в целях водоснабжения, поскольку они удовлетворяют большинству нормативных требований к питьевой воде СанПиНа 2.1.4.1074-01, но необходимо учесть следующие нюансы:

провести дополнительные работы для оценки объёмов и качества воды, поступающих по зонам повышенной проводимости из ниже лежащих относительно водоупорных и водоносных пластов пермских отложений;

провести мероприятия по устранению повышенного содержания железа, марганца, сульфатов и снижению общей жесткости.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

.1 Диагностика опытного режима откачки

Определение параметров водоносного неоген-четвертичного водоносного горизонта на участке куста 3 проводились по результатам кустовой откачки из скважины 3Р, оборудованной на среднюю зону целевого комплекса (N-aQ). Куст 3 расположен в северо-западной части Орловского участка, в левобережье р. Ватома, в 1,5 км выше д. Городищи.

Продолжительность откачки - 163 часа (6, 8 сут). Для отбора воды и обеспечения необходимого дебита использовался погружной насос ЭЦВ-8-40-60. Перед запуском откачки скважина 3Р была прокачана эрлифтом для удаления из ствола и фильтровой колонны шлама.

В кусте 3 (Рис. 4.)центральная скважина (скв. 3Р) и по две скважины в каждом луче (скв. 1Н, 2Н, 6Н и 7Н) оборудованы на среднюю, наиболее водообильную зону целевого водоносного комплекса, кроме того, одна скважина оборудована на верхнюю зону (скв. 4Н), одна скважина - на нижнюю зону целевого комплекса (скв. 3Н), одна скважина (скв. 5Н) - на подстилающий нижнеуржумский относительно водоупорный горизонт и одна скважина (скв. 8Н вблизи уреза воды в р. Ватоме) оборудована на верхнюю часть целевого комплекса в пойменных отложениях р. Ватомы (Рис. 5.).

Рис. 4. Схема расположения скважин куста 3

Рис. 5. Разрез куста №3.

На конец откачки понижение в центральной скважине составило 2,86 м., в наблюдательных от 0 до 1,08 м. Более подробные данные приведены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты опытной откачки из скважины №3Р