Совмещение стадий геологоразведочных работ при обосновании источника хозяйственно-питьевого водоснабжения Буинского спиртозавода в Республике Татарстан
logo1-color


Совмещение стадий геологоразведочных работ при обосновании источника хозяйственно-питьевого водоснабжения Буинского спиртозавода в Республике Татарстан

Дается анализ результатов совмещения стадий геологоразведочных работ, проведенных с целью обоснования источника водоснабжения Буинского спиртового завода. Особое внимание уделено гидрогеологической изученности района предшествующими работами. Отражены основные результаты всего комплекса исследований.

 

Последовательность проведения геологоразведочных работ на подземные воды в Российской Федерации регулируется «Временным положением о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям (подземные воды)», разработанным Гидрогеоэкологической научно-производственной и проектной фирмой ГИДЭК, 1998г. по заданию Министерства природных ресурсов Российской Федерации в соответствии с Федеральным Законом Российской Федерации «О недрах» [ 1 ].

Процесс геологического изучения недр по целевому назначению, содержанию проводимых исследований и конечному геологическому результату подразделяется на 3 этапа и 5 стадий.

Этап I. Региональное изучение недр для оценки прогнозных ресурсов подземных вод.

Стадия 1. Региональная оценка прогнозных ресурсов подземных вод.

Этап II. Геологическое изучение недр - поиски и оценка месторождений.

Стадия 2. Поисковые работы.

Стадия 3. Оценка месторождений.

Этап III. Разведка и освоение месторождений.

Стадия 4. Разведка месторождений.

Стадия 5. Эксплуатационная разведка.

При современной геолого-гидрогеологической изученности многих регионов России, в том числе Республики Татарстан, необходимость последовательного проведения всех выделяемых этапов и стадий, как правило, отсутствует. Во многих случаях геологоразведочные работы на воду, проектируемые на основе достигнутой ранее степени изученности, выполняются в две или даже в одну стадию.

Примером эффективного совмещения отдельных стадий являются выполненные ЗАО "ГИДЭК" гидрогеологические исследования для водоснабжения Буинского спиртового завода на территории Западного Предволжья Республики Татарстан, характеризующегося крайне сложными гидрогеологическими, в том числе гидрогеохимическими условиями, локальным расположением участков развития пресных подземных вод, пригодных для водоснабжения населения и объектов пищевой промышленности.

Необходимость совмещения стадий геологоразведочных работ при обосновании источника хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения Буинского спиртового завода, вызвана крайне сжатыми сроками реконструкции существующего спиртового производства и отсутствием в системе водоснабжения завода водозабора подземных вод (одного из основных требований бренда «Русский Стандарт Водка»).

Поисково-разведочные работы выполнены в рамках единого цикла, без выделения конкретного временного периода для каждого из этапов т.е. до завершения поискового этапа начиналось выполнение работ оценочной стадии и т.д. Возможность совмещения этапов и стадий оперативно оценивалась на протяжении всего периода геологоразведочных работ по следующим факторам:

1. Коэффициент обеспеченности потребности

Коэффициент обеспеченности, равный соотношению общих прогнозных ресурсов месторождения и заявленной потребности в воде, должен быть больше 1.

По результатам работы «Оценка условий локализации ресурсов подземных вод на территории Предволжья», завершенной в 2007г., выявлено Свияжское месторождение пресных подземных вод, эксплуатационные запасы которого утверждены в количестве 14,4 тыс.м3/сут по категории С2 (протокол ТКЗ №202007 от 16.08.2007г), прогнозные ресурсы оценены в количестве 119,5 тыс.м3/сут. Свияжское месторождение включает 10 участков. В Буинском административном районе на удалении 10 км от водопотребителя выделен Верхне-Наратбашский участок палеодолины р.Свияга (правый приток р.Волга) с оцененными прогнозными ресурсами подземных вод по категории Р (в соответствии с требованиями «Инструкции…», 1997г.) в количестве 7,4 тыс.м3/сут. Заявленная потребность спиртового завода в воде питьевого качества - 3,4 тыс. м3/сут. Коэффициент обеспеченности потребности составил 2,18.

2. Изученность геолого-гидрогеологических условий региона и степень разведанности запасов

Территория Предволжья характеризуется высокой степенью изученности: покрыта комплексной эколого-гидрогеологической съемкой (масштаба 1:200000 листов N-38-VI, XII, XVIII, N-39-VII, VIII Предволжья, XIII, наземными геофизическими исследованиями в профильном исполнении с целью картирования палеодолины р.Свияги /4/, специальными гидрогеологическими работами, направленными на выявление перспективных участков и оценки прогнозных ресурсов подземных вод, локализованных в неоген-четвертичных отложениях палеодолины р.Свияги.

Разведанных и утвержденных запасов подземных вод на территории Буинского района нет. Основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населения административного центра – г.Буинска и района являются подземные воды, приуроченные к верхне -, нижнеуржумским и казанским отложениям. Добыча подземных вод ведется путем эксплуатации одиночных и групповых скважинных водозаборов, реже родниками и колодцами. Водозаборы г.Буинска работают на неутвержденных запасах и не имеют перспективы дальнейшего увеличения водоотбора в связи с ограниченной величиной естественных ресурсов пресных подземных вод и несоответствия качества подземных вод существующим нормативным требованиям. Единственным перспективным источником водоснабжения в данном районе являются подземные воды палеодолины р.Свияга.

3. Тип разведуемого месторождения и сложность его гидрогеологических условий.

Свияжское месторождение подземных вод относится к II типу – к месторождениям, локализованным в ограниченных по площади структурах (крупные палеодолины). Продуктивная часть геологической структуры заполнена плиоценовыми осадками (пески, песчано-гравийные образования) характеризующимися   высокой   проницаемостью и емкостью. Ширина палеодолины 1,5-3 км, глубина до 50-60 м.

На территории ограниченной радиусом поисковых работ палеодолина Свияги относится к 2-ому подтипу (П-2): палеодолины, не имеющие взаимосвязи с крупными поверхностными водотоками. Основной источник формирования ЭЗПВ – это инфильтрационное питание и сработка емкостных запасов, боковой приток из вмещающих коренных пород.

Основной фактор, ограничивающий водоотбор – привлечение солоноватых и соленых вод.

По сложности гидрогеологических и гидрохимических условий согласно «Классификации…» 2007г. [2] месторождение относится к 2 группе.

4. Сложность антропогенной обстановки

Техногенная обстановка в районе поисков сложная, на территориях свободных от жилых застроек размещены промышленные объекты, поля фильтрации Буинского сахарного завода, скотомогильники, кладбища, молочные фермы и бытовые свалки. Согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 такие объекты имеют нормативные санитарно-защитные зоны, на территории которых запрещается размещение водозаборов питьевых вод. Так, например радиус СЗЗ скотомогильников и полей фильтрации составляет 1000 м.

5. Наличие разведанных и (или) эксплуатируемых на утвержденных запасах месторождений-аналогов

Опыт эксплуатации водозаборов, эксплуатирующих подземные воды плиоценовых отложений на территории Предволжья, отсутствует.

Ресурсы подземных вод Свияжского месторождения разведаны ЗАО «ГИДЭК» в 2007г. на Студенецком участке для водоснабжения населенных пунктов Дрожжановского района в количестве 6,3 тыс.м3/сут по категории С1. Результаты разведочных работ показали высокие эксплуатационные возможности участков, превышающие ранее выполненную ресурсную оценку. Детально изученный Студенецкий участок – является месторождением-аналогом, опыт разведочных работ использован при составлении программы поисково-разведочных работ на Верхне-Наратбашском участке. Контуры палеодолины на Студенецком участке, выделенные по результатам наземных геофизических исследований (методом ВЭЗ) с расстоянием между точками 500-1000 м, не получили подтверждения при более детальных исследованиях, поэтому основной задачей предпроектного изучения являлась оценка достоверности результатов предшествующих работ.

6. Предполагаемая величина эксплуатационных запасов разведуемого месторождения, его протяженность на местности, количество эксплуатационных скважин в намеченной схеме водозаборного сооружения

Предварительная проектная схема водозабора представляла собой линейно вытянутый ряд скважин, направленный вкрест простирания палеодолины. Расстояния между скважинами 80-100 м. Потребность Буинского спиртозавода в количестве 3,4 тыс. м3/сут может быть обеспечена работой 3-х водозаборных скважин с производительностью 1100 - 1200 м3/сут.

Предложенная на Наратбашском участке схема водоотбора была воспроизведена на модели Студенецкого участка. По результатам прогнозного моделирования значение расчетного понижения в водозаборных скважинах составило 2.5 м. Поправка ΔSбл, компенсирующая разницу между понижением в блоке и понижением в скважинах (за счет несоответствия между реальной структурой радиального притока к скважине и линейной структурой течения на модели) – 5м. Суммарное понижение уровня в скважине 7,5 м. Изолиния понижения уровня 1 м проходит в радиусе 1 – 2 км от крайних скважин водозабора.

7. Соотношение потребности в воде и проектных (фактически достигнутых) расходов отдельных разведочно-эксплуатационных скважин.

Это соотношение может быть охарактеризовано коэффициентом продуктивности скважин αпр, равным отношению среднего проектного дебита скважин (ΣQскв.) к потребности в воде (Qп)

На разведочной стадии работ выполнено бурение четырех разведочно-эксплуатационных скважин, в комплексе с геофизическими исследованиями, опытно-фильтрационным и гидрохимическим опробованиями. Сооружен куст скважин с центральной скважиной обеспечивающей получение проектного дебита (1200 м3/сут) и 6 наблюдательными, проведена кустовая откачка в течение 10 сут. Как и предполагалось, проектный дебит водозабора может быть обеспечен работой 3-х скважин (четвертая скважина может быть использована для резервного водоснабжения). Коэффициент продуктивности разведочно-эксплуатационных скважин > 1, поэтому они переданы в эксплуатацию без изменения конструкции.

8. Комплекс задач, решаемых при поиске и разведке подземных вод, их сложность

Одной из основных задач, поисково-разведочных работ, явилась оценка возможного влияния существующих потенциальных источников загрязнения на изменение химического состава продуктивного неоген-четвертичного водоносного комплекса и прогноз сохранения качества на окончание расчетного срока эксплуатации водозабора.

На всех стадиях поисково-разведочных работ проводилось изучение санитарной обстановки в области формирования запасов подземных вод. На предпроектной стадии выполнено рекогносцировочное обследование и определение границ нормативных санитарно-защитных зон, в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Участок оценочных работ выбран за пределами СЗЗ основных источников загрязнения – полей фильтрации Буинского сахарного завода и скотомогильников. В направлении от участка водозабора в сторону полей фильтрации пробурены наблюдательные скважины, с целью слежения за развитием депрессионной воронки во время кустовой откачки, проведены миграционные опыты для уточнения коэффициента пористости песчаной толщи. Результаты натурных исследований и прогнозных расчетов показали, что на окончание расчетного срока работы водозабора (25 лет) фронт продвижения условно загрязненных вод не достигнет водозабора.

Таким образом, подытоживая изложенное, необходимо отметить высокую результативность совмещения стадий геологоразведочных работ, примененную при обосновании источника хозяйственно-питьевого водоснабжения Буинского спиртозавода. За один календарный год, на основании лицензии на геологическое изучение недр выполнено два этапа (четыре стадии) геологоразведочных работ на воду:

Этап II. Геологическое изучение недр - поиски и оценка месторождений.

Стадия 2. Поисковые работы.

Стадия 3. Оценка месторождения.

Этап III. Разведка и освоение месторождений.

Стадия 4. Разведка месторождения.

Стадия 5. Освоение месторождения.

Исходными данными для разработки программы работ послужили материалы региональной оценки прогнозных ресурсов подземных вод на территории Предволжья, согласно которым на удалении 10 км от водопотребителя был выделен Верхне-Наратбашский участок палеодолины р.Свияга (правый приток р.Волга) с оцененными прогнозными ресурсами подземных вод по категории Р (в соответствии с требованиями «Инструкции…», 1997г.) в количестве 7,4 тыс.м3/сут.

Для оконтуривания участка детальных исследований проведены наземные геофизические исследования методом ЗСБ, которые показали бесперспективность Верхне-Наратбашского участка. Участок для постановки детальных исследований выделен в 2-х км восточнее. Следующие этапы проведены на вновь выявленном участке, названном «Наратбашский» (рис.1, 2).

statia-5-ris-1

statia-5-ris-2

Границы палеодолины, литологический состав и фильтрационные свойства слагающих ее пород на участке, локализованном по результатам наземных геофизических исследований, уточнялись путем бурения картировочных, поисковых скважин малого диаметра с поинтервальным геофильтрационным и гидрохимическим опробованием.

Детальные наземные геофизические исследования (методом ЗСБ), бурение картировочных и поисковых скважин позволили обосновать местоположение площадок заложения разведочно-эксплуатационных скважин и скважин опытного куста.

Непосредственно на площадке проектируемого водозабора, выполнено бурение, каротаж, фильтрационное и гидрогеохимическое опробование 4-х разведочно-эксплуатационных скважин, формирующих схему водозабора с производительностью 3,4тыс.м3/сут и 4-х наблюдательных скважин для проведения кустовой откачки. В направление к полям фильтрации пробурены и опробованы две наблюдательные скважины. Для бурения и освоения разведочно-эксплуатационных скважин применены новейшие технологии, апробированные на современных российских и зарубежных водозаборах. По результатам опытно-фильтрационных работ получены высокие дебиты скважин 907-1440 м3/сут, что подтвердило правильность принятых решений.

Результаты кустовой откачки, из возмущающей скв.№1РЭ, с производительностью 16,67 л/с (1440 м3/сут), позволили уточнить фильтрационные параметры продуктивного пласта, выполнить оценку запасов подземных вод, определить условия промышленного каптажа эксплуатационных скважин расчетного водозабора.

По результатам гидрогеохимических исследований установлено, что качество подземных вод, локализованных в продуктивном пласте, в основном, соответствует питьевым кондициям, за исключением содержания железа – до 3,38 мг/л (ПДК-0,3 мг/л), марганца – до 0,44 мг/л (ПДК-0,1 мг/л). Перед использованием воды в хозяйственно-питьевых целях необходима водоподготовка – обезжелезивание, деманганация.

Запасы подземных вод на Наратбашском месторождении утверждены на заседании ТКЗ (Республика Татарстан) Пермского филиала ФБУ «ГКЗ» в количестве 3,4 тыс. м3/сут по категории В.

Недропользователем – филиалом ООО «Русский Стандарт Водка» «Буинский спиртозавод», получена лицензия на добычу подземных вод, построен водозабор с производительностью 3,4 тыс. м3/сут, внедрена система водоподготовки. Завод после реконструкции пущен в эксплуатацию.

 

Литература

1. Временное положение о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям (подземные воды), МПР, 1998 г.

2. Классификация запасов и прогнозных ресурсов питьевых, технических и минеральных подземных вод, МПР, 2007 г.