Оценка экологического состояния территории при наличии на нем поселка и животноводческой фермы

8.2 Оценка экологического состояния территории при наличии на нем поселка и животноводческой фермы

При наличии на имеющейся территории поселка и животноводческой фермы будет существовать угроза загрязнения подземных вод, а именно нитратное загрязнение. Данный вид загрязнения будет происходить за счет большого скопления фекальных отходов от большого количества голов скота на ферме. Так как на территории центрального Казахстана преобладает резко континентальный климат и зимы там суровые, в это время скот будет загоняться в специальные загоны, соответственно все отходы будут накапливаться. Весной, во время активного снеготаяния продукты гниения фекальных скоплений, такие как , и др. могут проникать в грунтовые воды, которые используются для водоснабжения поселка. Также животноводческая ферма имеет такую особенность как концентрированный неприятный запах, который может причинять неудобства проживания рядом с такой фермой людям, которые никак не связаны с животноводством. Следовательно, необходимо расположить ферму на удаленной территории от поселка и с таким принципом, чтобы преобладающая роза ветров была направлена в сторону от поселка. Но так как сведений о направлении ветров отсутствуют, придется располагать ориентировочно.

Нашей главной задачей является определение расположения поселка и фермы, так чтобы не происходило загрязнения воды в реке, которая является источником для водоснабжения поселка и фермы. Для этого необходимо проанализировать имеющиеся геологические, гидрогеологические и климатические условия.

Рассматривая геологические условия можно сказать, что подходящими породами, которые могли бы обладать наименьшими фильтрационными и проницаемыми свойствами являются отложения неогеновой системы, представленные водоупорными глинами, которые распространены в центральной и южной части территории.

Зная рельеф местности и предполагая, что разгрузка вод происходит в реку (то есть поток подземных вод направлен к реке), необходимо расположить ферму как можно дальше от реки, чтобы загрязненные воды поверхностного стока смогли по пути к реке частично очиститься за счет растительности, которая имеет потребность в нитратах и поглощает их.

Таким образом самым благоприятным местом для расположения поселка и фермы является центральная часть территории, в пределах которой широко распространены неогеновые отложения, имеющие в этом месте, (по данным ближайшего к этому месту разреза по линии А-Б), мощность около 50 м и защищающие пресные воды аллювиальных отложений долины реки Назарбай с двух ее берегов.

Расположения поселка и фермы изображены на рисунке 10.

8.3 Методика проведения геофизических исследований

Выбранный участок для расположения поселка и фермы необходимо исследовать с помощью геофизических методов, которые должны будут решить следующие задачи:

·  уточнение мощности водоупорных глин, на которых будет располагаться поселок и ферма;

·  определение глубины до уровня грунтовых вод (при данном расположении, вод, содержащихся в девонских отложениях).

Для уточнения мощности водоупорных глин, на которых будет располагаться поселок и ферма основным методом достижения поставленных целей будет являться метод вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ). Данный метод применяют при решении многих геологических, инженерно-геологических, гидрогеологических и других задач, связанных с определением мощности и глубины залегания различных по удельному электрическому сопротивлению пластов горных пород. Метод эффективен при горизонтальном или слабонаклонном залегании пластов [20].

При выполнении электрических зондирований часто применяют симметричную четырехэлектродную установку AMNB. Величина кажущегося удельного электрического сопротивления р_к, вычисляемая при выполнении ВЭЗ, зависит от распределения в нижнем полупространстве пород с различным удельным сопротивлением и взаимного расположения питающих и приемных электродов.

В методе ВЭЗ при неизменном положении центра установки О постепенно увеличивают расстояние между питающими электродами А и В. Электрический ток проникает на большую глубину, и на значение р начинает оказывать влияние электрическое сопротивление пород, залегающих на этой глубине.

Если на глубине h расположена граница раздела между породами с удельными сопротивлениями р₁ и р₂ то при малых разносах питающих электродов АВ породы с сопротивлением р₂ не будут оказывать влияние на распределение электрического поля и, следовательно, на замеряемые значения р_к. С увеличением разноса питающих электродов АВ растет плотность тока во второй среде с сопротивлением р_Р что ведет к изменению значения р_к. При достаточно больших разносах АВ большая часть тока протекает в среде с сопротивлением р₂, в результате чего р_к определяется в основном сопротивлением этой среды, а влияние первого горизонта с сопротивлением р_г пренебрежительно мало. Таким образом, при измерении р_к установкой с изменяющимся расстоянием между питающими электродами при неизменном положении ее центра изучают изменение удельного электрического сопротивления горных пород с глубиной.

При обработке результатов измерений строят кривые ВЭЗ — графики зависимости р_к от половины разноса АВ (р_к= f (AB/2)). Эти кривые строят в прямоугольных координатах на бланке с логарифмическим масштабом по обеим осям. По осям координат откладывают десятичные логарифмы чисел: по оси абсцисс — величину полуразноса питающих электродов: АВ/2, по оси ординат — значения р_к. Для сохранения одинаковой точности построения графиков расстояния между точками по оси АВ/2 должны сохраняться постоянными.

При большом отношении AB/MN разности потенциалов между приемными электродами М и N становятся трудно измеримыми из-за их малой величины. Поэтому периодически увеличивают разносы MN. При переходе с одного разноса MN на другой принято повторять замеры на двух соседних точках, что обеспечивает лучшее сопряжение отрезков кривых, полученных для каждого значения MN. Одновременно это является контролем качества выполняемых полевых работ. В местах перехода от одного значения разносов MN на другое график ВЭЗ терпит разрыв, возникающий из-за неоднородности поверхностных отложений около приемных электродов. Значения р_к при одинаковых АВ и разных MN должны отличаться на величину допустимой методической погрешности. Повторяющиеся участки кривых не должны пересекаться.

Интерпретация результатов ВЭЗ может быть качественной и количественной. Оба приема интерпретации взаимно дополняют друг друга.

Качественная интерпретация заключается в сопоставлении зондирований по форме кривых р_к и изображении пространственных закономерностей в распределении тех или иных особенностей их формы в виде карт типов кривых р^, карт продольной проводимости или поперечного сопротивления, карт и разрезов изоом р_к, на различных разносах АВидр.

Количественную интерпретацию кривых ВЭЗ производят с целью определения параметров геоэлектрических горизонтов, слагающих разрез: мощностей и удельных электрических сопротивлений (h_p р_р Н2, р₂ и т.д.). Решение этой задачи осуществляется сравнением эмпирических кривых зондирований с теоретическими кривыми. Это сравнение можно выполнять с использованием альбомов палеток ВЭЗ либо на ЭВМ.

По результатам количественной интерпретации строят геоэлектрические разрезы, которые по числу пластов с различными удельными электрическими сопротивлениями принято делить на двухслойные, трехслойные, четырехслойные и многослойные. Наиболее простыми являются двухслойные разрезы.

Участок, в пределах которого будет применяться данный метод, примем равным 2х2 км

Таким образом, необходимо выполнить электрические зондирования по квадратной сети. Максимальная величина полуразносов питающих электродов АБ/2 будет составлять 250 м. Азимут разносов будет совпадать с азимутом профилей. Профили необходимо ориентировать с севера на юг, нумерация их будет возрастать в восточном направлении. Нумерация точек ВЭЗ будет возрастать в южном направлении. Число пикетов на каждом профиле - 10, количество профилей – 5.

По полученным данным в ходе проведения зондирования будут построены графики р_к= f (AB/2), по которым и будут определены мощности неогеновых водоупорных глин.

Для определения глубины до первых от поверхности грунтовых вод, которые содержатся в девонских отложениях, будет использоваться методом сейсморазведки преломленными волнами. Возможность применения сейсморазведки для определения глубины залегания уровня грунтовых вод основана на существенном различии скоростей распространения продольных волн в зоне аэрации и полностью водонасыщенных породах. В рыхлых терригенных отложениях переход от неполного водонасыщения к полному сопровождается скачкообразным возрастанием скорости продольных волн. Граница между водонасыщенными и рыхлыми песчано-глинистыми неводонасыщенными породами является хорошей преломляющей границей для продольных волн [20].

При интерпретации результатов сейсморазведки строят годографы: графики зависимости времен прихода упругих волн к сейсмоприемникам от расстояния «пункт возбуждения» — «точка приема».

Чаще всего в инженерной сейсморазведке годографы строят по временам первых вступлений упругих волн (коррелируют волну, пришедшую к сейсмоприемнику первой).

Времена прихода волн снимают с сейсмограмм.

Если рассматривать пример сейсмограмм (разрез карбонатных пород перекрытых песчаными), то на сейсмограммах с 24 каналами четко видно, что после возбуждения упругой волны (этот момент регистрирует первый сейсмоприемник, t= 0) на восьми других каналах по первым вступлениям регистрируется прямая волна (упругая волна, пришедшая к сейсмоприемникам по первому слою). Форма волны хорошо сохраняется на всех каналах. Начиная с десятого сейсмоприемника, на сейсмограмме в первых вступлениях регистрируется упругая волна, преломленная на первой границе. Эта волна обгоняет прямую, т.к. скорость в среде ниже преломляющей границы значительно выше, чем в первом слое. Первой преломляющей границей является уровень грунтовых вод. Скорость преломленной волны в полностью водонасыщенных песчаных отложениях составляет ~ 1400- 1600 м/с. На 21—24 каналах в первых вступлениях регистрируется волна, преломленная на кровле карбонатных отложений. Скорость ниже второй преломляющей границы ~ 3000-4000 м/с. По значениям, снятым с сейсмограмм, строят годографы прямой и преломленных упругих волн.

Для повышения достоверности получаемых результатов в сейсморазведке применяют системы наблюдений с перекрытием (один и тот же участок преломляющей границы изучают несколько раз). При применении методики первых вступлений часто бывает достаточно использовать систему однократного перекрытия (систему встречных годографов). Примеры таких годографов (прямого Г₁и встречного Г₂) приведены на рис. 11, а.

Рис. 11. Построение разностного годографа (а) определение средней скорости в верхнем слое (б)

Выделение преломляющей границы, связанной с уровнем фунтовых вод, достаточно уверенно осуществляется по следующим признакам:

— при горизонтальной поверхности наблюдений годографы продольной волны tр, преломленной на УГВ, имеют прямолинейную форму;

— кажущиеся скорости, определенные по встречным годографам, близки между собой;

— граничная скорость V_r - волны t изменяется в сравнительно узких пределах: от 1450 м/с при залегании УГВ на глубине первых метров в песчано-глинистых породах до 2500—2700 м/с при залегании УГВ в крупнообломочных породах (гравии и песчанике) на глубине десятки метров.

Чем сильнее возрастают скорости упругих волн на какой-либо границе, тем проще она выделяется по сейсмическим данным.

Одним из приближенных способов определения глубины до преломляющей границы является способ средних пластовых скоростей с использованием параметра .

Ошибка в определении глубин этим способом обычно не превышает 10%, даже при слабой контрастности сред.

Для определения глубины до преломляющей границы необходимо знать:

— V_r — скорость распространения упругой волны, проходящей вдоль
преломляющей границы;

— V — среднюю скорость упругих волн в горных породах, перекрывающих преломляющую границу;

— параметр t₀ - значение времени на ПВ.

При использовании встречной системы наблюдений граничную скорость определяют по методике разностного годографа. Разностный годограф строят на участке перекрытия встречных годографов следующим образом: измеряют отрезок t от прямой ТТ, соединяющей взаимные точки годографов, до годографа Г₂ и откладывают этот отрезок вверх от другого годографа Г₁ в той же координате X и т.д. В результате получают точки, соответствующие разностному годографу tраз (см рис. 11, а).

По разностному годографу определяют граничную скорость V_r:

где — скорость, вычисленная по наклону разностного годографа.

Значение средней скорости в горных породах, перекрывающих преломляющую границу, обычно определяют по результатам сейсмокаротажа. Приближенная величина может быть получена по годографам первых вступлений. Средняя скорость до первой преломляющей границы принимается равной скорости прямой волны — годограф Г1 (рис. 11, б). Для определения средней скорости в слоях, перекрывающих вторую преломляющую границу, поступают следующим образом; из пункта возбуждения упругих колебаний 0 проводят прямую ON через точку пересечения N годографов Г₁ и Г₂, соответствующих первой и второй преломляющим границам. Средняя скорость до интересующей нас границы  определяют по угловому коэффициенту прямой ON и т.д.

Значения t₀ могут быть определены путем построения линии t₀ на участке перекрытия встречных годографов либо по одиночному годографу. В этом случае годограф преломленной волны, соответствующий изучаемой границе, продолжают до пересечения с осью времен и ордината, отсекаемая им, принимается за t₀ (см. рис. 11,а).

Глубину залегания к-й преломляющей границы Нк определяют по формуле:

,

где  - средняя скорость упругих волн в слоях, перекрывающих к -ю преломляющую границу;

 - граничная скорость вдоль к-й границы;

 - значение t₀ для к-й границы.

Таким образом расстояние между сейсмоприемниками составит 5 метров при длине расстановки 115 м. Работы будут выполнятся по встречной системе наблюдений с вертикальным возбуждением колебаний и вертикальными сейсмоприёмниками.

Заключение

В результате выполнения курсового проекта было произведено:

· формулирование целей и задач проектируемых работ;

· построение рабочей разведочной модели объекта работ, был определен тип МПВ, его характерные особенности, сложность гидрогеологических условий, степень изученности и перспективы для дальнейших разведочных работ участка;

· определен состав и качество необходимой гидрогеологической, геоэкологической и другой информации, нужной для решения всех поставленных задач на стадии «Оценка месторождения»;

· установлены и обоснованы основные направления выполнения работ на стадии «Оценка месторождения», уточнены положения и размеры участка для дальнейших оценочных и разведочных работ;

· определены состав и объёмы предстоящих гидрогеологических, геоэкологических и других исследований, обоснован оптимальный комплекс гидрогеологических и других исследований;

· обоснование проекта опытно-фильтрационных работ (ОФР), другие виды работ рассмотрены в постановочном плане (без размещение, соображения по методике их проведения).

В главе 3 был произведен анализ геолого-гидрогеологических условий района работ и обоснована рабочая гипотеза. Был выбран участок для дальнейших исследований. В главе 6 определили состав и качество необходимой гидрогеологической информации. В 7 главе обосновали виды и объемы проектируемых работ. Методика выполнения была рассмотрена в главе 8, для следующих видов работ: ОФР, оценка экологического состояния территории при наличии на нем поселка и животноводческой фермы и методика проведения геофизических исследований.

1.  Боревский Б.В. и др. Оценка запасов подземных вод. Киев, Высшая школа, 1989.

2.  Требования к ЭГиК масштаба 1:25000-1:50000. М., ВСЕГИНГЕО, 1990.

3.  СанПин 2.1.4.1074-01, Госкомсанэпиднадзор РФ, М., 2002.

4.  Климентов П.П., Кононов В.М. Методика гидрогеологических исследований. М., Высшая школа, 1989.

5.  Плотников Н.И. Поиски и разведка пресных подземных вод. М., 1985.

6.  Бочевер Ф.М., Лапшин Н.Н., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М., Недра, 1979.

7.  Башкатов Д.Н., Роговой В.Д. Бурение скважин на воду. М., Недра, 1979.

8.  Методические рекомендации по каротажу гидрогеологических скважин. М., Недра, 1979.

9.  Мелькановицкий И.М., Ряполова В.А., Хордикайнен М.А. Методика геофизических исследований при поисках и разведке месторождений пресных подземных вод. М., Недра, 1981.

10.  Брусиновский С.А. О миграционных формах элементов в природных водах. Л., Гидрометеоиздат, 1963.

11.  Методическое руководство по производству гидрогеологической съемки в масштабах 1:50000 и 1:25000. М., Госгеолтехиздат, 1962.

12.  Методические рекомендации по проведению гидрогеологической и инженерно-геологической съёмки масштаба 1:50000 для целей мелиорации применительно к условиям Центрального Казахстана. М., ВСЕГИНГЕО, 1982.

13.  Лучшева А.А. Основы гидравлики и гидрометрии. М., Недра, 1989.

14.  Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. ГОСТ 2874-82.

15.  Справочное руководство гидрогеолога. Под ред. Максимова В.М. М., 1979.

16.  Баканова В.В. Геодезия. М., Недра, 1980.

17.  Геодезия. Справочное руководство. Под ред. Бонч-Бруевича. М.,изд. Наркомхоза, 1939.

18.  Инструкция по топогеодезическим работам при инженерных изысканиях для промышленного, сельскохозяйственного, городского и поселкового строительства. М., Стройиздат, 1974.

19.  Наставление по топографическим съемкам в масштабах 1:10000 и 1:25000. Ч. 2, М., Недра 1965.

20.  Основы геофизических методов исследований. Учебное пособие. М.: «ЩИТ-М», 2005, - 144 с.