Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский государственный геологоразведочный университет

Проект проведения опытной кустовой откачки на стадии разведки месторождения пресных подземных вод.

Контрольная работа

по учебной дисциплине «Гидрогеологические исследования» Вариант - 1

Руководитель - проф.

Грабовников. В.А.

Москва - 2010 г.

1. Геологическое задание

В результате поисковых работ был выявлен перспективный участок для разведки пресных подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения объекта с потребностью в воде 5000 м3/сутки. На участке развиты: горизонт грунтовых вод, приуроченный к четвертичным песчаным аллювиальным отложениям, и отделенный от него выдержанной толщей песчано-глинистых пород неогена напорный водоносный горизонт в верхнепалеогеновых песках. Грунтовые воды имеют гидравлическую связь с рекой. Напорный верхнепалеогеновый горизонт подстилается мощной выдержанной толщей плотных жирных глин того же возраста. Схематический разрез участка представлен на рис.1, где даны обозначения предварительно установленных параметров водоносных и разделяющего их слабопроницаемого горизонтов. Числовые значения параметров даются в таблице №1.

Таблица №1

Символом L0 в таблице обозначена рекомендуемая длина рабочей части фильтра, принимаемая в расчетах ожидаемого дебита скважин.

Необходимо:

1. Предварительно оценить возможность удовлетворения потребности в воде за счет каждого из выявленных водоносных горизонтов, используя значения параметров по заданному варианту:

- установить прогнозный дебит одной водозаборной скважины на каждый горизонт;

- принять для каждого горизонта расчетную фильтрационную схему и схему расчетного водозабора;

-для напорного горизонта ориентировочно оценить величину параметра перетекания В;

-выполнить прогнозный расчет эксплуатации водозабора для каждого горизонта и обосновать выбор горизонта для последующей разведки;

2. В зависимости от результатов выбора, разработать проект опытно-фильтрационных работ (кустовой откачки) на стадии разведки для уточнения параметров, необходимых для оценки эксплуатационных запасов подземных вод выбранного горизонта (К1- - L для четвертичного, К2 m2 - а2 - В для верхнепалеогенового), то есть обосновать:

- местоположение и схему опытного куста скважин;

- конструкции опытной и наблюдательных скважин;

- интенсивность возмущения (дебит) и длительность откачки;

- состав и частоту наблюдений в процессе и по окончании опыта, текущую документацию опытных данных;

- способы обработки опытных данных и определения уточненных значений

необходимых расчётных параметров.

2. Краткая характеристика геологического строения участка

На исследуемом участке разрез представлен горизонтально залегающими слоями, снизу вверх:

1. глины жирные плотные ( Р3);

2. пески (Р3);

3. песчано-глинистая толща ( N1-2 );

4. аллювиально-песчаные отложения (al Q II-IV )

3. Гидрогеологические условия участка

1. водоносный горизонт представлен четвертичными, песчано-аллювиальными отложениями (al Q II-IV ). К1= 64 м/сут; Не=15 м; =0,2.

2. слой- слабопроницаемый водоупор песчано-глинистых пород неогена ( N1-2 ) К0=0,03 м/сут; m0=50 м.

3. напорный водоносный горизонт представлены водоносными песками верхнего палеогена, с избыточным напором над кровлей Нн=70 м; К2=8 м/сут; m2=50 м; а2=2*105 м2/сут.

4. подстилающий водоупор из плотных жирных глин верхнего палеогена ( Р3);

4. Предварительная оценка эксплуатационных запасов подземных вод на участке

Схематизация гидрогеологических условий

Участок оценки эксплуатационных запасов приурочен к напорному водоносному горизонту в артезианском бассейне платформенного типа, сверху перекрытому толщами слабопроницаемых, снизу непроницаемых пород.

Эксплуатационные запасы формируются за счет упругих запасов пласта, естественных емкостных запасов и привлекаемых ресурсов смежного водоносного горизонта.

Расчет эксплуатационных запасов ведется по схеме однородного неограниченного в плане изолированного в разрезе напорного пласта гидравлическим и гидродинамическим методом.

Обоснование количества и схемы расположения водозаборных скважин.

Схема расположения водозаборных скважин и соответственно разведки водозабора зависит от граничных условий пласта по площади и разрезу. В данном случае имеем неограниченный в плане пласт и изолированный в разрезе напорный горизонт, можно применить площадную или линейную схему расположения скважин. При применении линейной схемы расположения водозаборных скважин с учетом потребности в воде 5000 м3/сут определим предварительно оптимальную водозахватную способность, количество и расстояние между скважинами.

Расчетная водозахватная способность водозаборных скважин Qс. расчитывается, исходя из допустимой входной скорости воды в фильтр и площади рабочей части фильтра F

Vвх = 65=65 = 130м3/сут

F =2r0 lф = 23,140,120 = 12,6 м2,

Тогда дебит одной скважины c учетом коэффициента запаса равен:

Расcчитаем количество скважин, обеспечивающих расчетную потребность в воде по формуле:

т.е. принимаем количество скважин, равное 5.

Уточненный дебит одной скважины

С требованиями СНиПа (п. 5.41) предусматривается одна резервная скважина. подземный водозаборный скважина откачка

Прогноз работы водозабора из подземных вод будем осуществлять, исходя из природных условий. В нашем случае водозабор располагается в условиях пласта полосы со слабопроницаемой верхней границей,т.е необходимо учитывать параметр перетекания В.

Так как для определения понижения используем формулу, характеризующую стационарный режим фильтрации в условиях перетекания:

Где - расстояние между скважинами

Для установления оптимальной (по гидродинамическим показателям) схемы расположения скважин требуется выполнять повариантные расчеты, варьируя размерами водозабора.

Из выполненных расчетов видно, что допустимое понижение достигается при расстоянии б = 30 м. Длина водозаборного ряда равна 120 м.

Прогнозный расчет эксплуатации водозабора

Расчетное понижение от работы водозабора на конечный срок эксплуатации водозаборного сооружения t=25 лет (10000 суток) определяется по зависимости

Где: Q - дебит водозабора 5000 м3/сут

T - коэффициент водопроводимости 350 м2/сут

a - коэффициент пьезопроводности 3х105 м2/сут

t - период эксплуатации водозабора 10000 сут

-для линейного ряда скважин;

- половина длины ряда скважин

,

Sc<Hнап , следовательно запасы объемом 5000 м3/сут обеспечены сроком на 25 лет.

5. Проект опытно-фильтрационных работ (кустовой откачки) на участке

Основным видом опытно-фильтрационных опробований являются опытные откачки из скважин ( кустовые, одиночные, групповые).

Наиболее информативным и технически удобным видом ОФО являются кустовые откачки, которые позволяют решить более широкий круг задач и с более высокой точностью, нежели одиночные.

Местоположение и схема опытного куста скважин.

Исходя из целесообразности определения параметров способами временного и площадного и комбинированного прослеживания следует задавать две, а лучше три наблюдательные скважины, располагаемые в пределах предварительно рассчитанной зоны эффективного влияния откачки.

Так как исследуемый пласт безграничный и поток не имеет контактов с зонами с резко отличающейся проводимости, луч наблюдательных скважин расположим по створу проектируемого водозабора и в дальнейшем эти скважины могут служить для мониторинга подземных вод в процессе эксплуатации действующего водозабора.

Первую скважину следует помещать на расстоянии r1 от центральной, , так как напоры по вертикали практически одинаковы. Последующие же скважины расположим по лучу, увеличивая расстояние между ними по закону геометрической прогрессии: ;

Схема опытного куста скважин

Интенсивность возмущения (дебит) и длительность откачки.

При определении продолжительности опыта следует исходить из следующих основных требований:

1. Во всех возмущающих и наблюдательных скважинах должен быть достигнут квазистационарный режим изменения уровня.

2. Квазистационарный режим должен быть достигнут с учетом взаимодействия всех возмущающих скважин. Это условие соблюдается при параллельности графиков изменения уровня во времени по всем скважинам в центральной зоне опытного куста, построенным в координатах S(lg t).

3. В процессе откачки в закономерности изменения уровня должны найти отражение все ближайшие к опытному кусту выявленные и предполагаемые границы.

С учетом этих требований для исследуемого участка примем длительность откачки .

Состав и частота наблюдений в процессе и по окончании опыта, текущая документация опытных данных;

В процессе откачки ведется наблюдение за дебитом центральной скважины и положением уровня в наблюдательных скважинах. Чтобы получить полный и непрерывный график временного прослеживания, измерения уровней при откачке и восстановлении надо проводить с постепенно убывающей частотой, начиная от непрерывных замеров в первые 1-2 мин. и кончая несколькими измерениями в сутки. На начальном этапе измерения уровней для этого целесообразно использовать автоматическую запись графика. Результаты измерений заносятся в журнал откачки.

Обязательными заключительными документами по опытной откачке, кроме журнала откачки, являются:

1. Хронологические графики S(t), Q(t), H(t) и графики временного прослеживания в форме S(lg t), комбинированного - S(lg t/r2 ) и площадного -S(lg r)

Конструкции опытной и наблюдательных скважин.

При выборе конструкций опытных скважин исходным моментом является намеченная схема опробования водоносных слоев изучаемого пласта (комплекса), которое может быть суммарным или раздельным. Для гарантии качества опыта центральная скважина должна быть совершенной к опробуемому пласту. Так как пласт имеет значительную мощность, возмущающие и наблюдательные скважины опытного куста могут быть несовершенными , но необходимым условием является расположение фильтров- поперечные оси фильтров всех скважин куста должны быть примерно в одной плоскости и совпадать с осевой плоскостью водоносного горизонта.

Диаметр фильтровой колонны возмущающих скважин выбирается в зависимости от диаметра водоподъемника, обеспечивающего необходимую степень возмущения. При назначении диаметра наблюдательных скважин следует исходить из диаметра измерительной аппаратуры и оборудования для производства прокачек или пробных откачек.

Результаты наблюдений решающим образом зависят от изоляции водоносных слоев вдоль ствола наблюдательной скважины и от качества фильтра, определяющего ее инерционность. Поэтому обязательным является опробование наблюдательных скважин экспресс-наливами для оценки инерционности.

Обработка опытных данных и определение уточненных значений необходимых расчётных параметров.

Обработка данных опытных работ проводится на основании логарифмической аппроксимации формулы Тейса:

,

Для получения зависимостей, применяемых для расчета параметров, вышеприведенная формула записывается в виде уравнения прямой в полулогарифмических координатах. В зависимости от выбранных координат возможны три способа обработки:

1. Способ временного прослеживания изменения уровня. Обработка производится с помощью полулогарифмической прямой вида:

,

Этот способ заключается в прослеживании понижения или восстановления уровня во времени. Расчетные параметры- коэффициенты водопроводимости и пьезопроводности- определяются по угловым коэффициентам и начальным ординатам временных графиков прослеживания S(lgt). Основной информацией для построения графика являются замеры понижения в одной скважине.

,

,

Способ площадного прослеживания. Обработка опытной информации производится с помощью полулогарифмической прямой вида:

,

Способ заключается в прослеживании изменения уровня в зависимости от расстояния наблюдательных скважин до возмущающей, т.е. по площади опытного участка.

Коэффициенты водопроводимости и пьезопроводности- определяются по угловым коэффициентам и начальным ординатам временных графиков прослеживания S(lgr).

Основной информацией для построения графика являются единовременные замеры в нескольких наблюдательных скважинах.

,

,

Способ комбинированного прослеживания. Обработка опытной информации производится с помощью полулогарифмической прямой вида:

,

Способ заключается в прослеживании изменения уровня во времени одновременно в нескольких наблюдательных скважинах.

Коэффициенты водопроводимости и пьезопроводности- определяются по угловым коэффициентам и начальным ординатам временных графиков прослеживания S(lg). Информацией для построения комбинированных графиков прослеживания служат регулярные во времени замеры понижения одновременно в нескольких наблюдательных скважинах.

,

,

Формула Джейкоба справедлива для условий квазистационарного фильтрационного потока. При этом условии графики временного, площадного и комбинированного прослеживания прямолинейны, а графики площадного, построенные на несколько моментов времени параллельны между собой.

Для нахождения участка временного графика, отвечающего квазистационарному режиму, существует аналитический критерий tк- контрольное время:

a- коэффициент пьезопроводности

Заключение

В результате проведения вышеуказанного комплекса работ, будут определены параметры напорного водоносного горизонта, уточнены граничные условия пласта и оценены запасы для хозяйственно-питьевого водоснабжения объекта.

Размещено на Allbest.ru