Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географическая характеристика района 7
Глава 2. Геолого-гидрогеологическая изученность района 27
Глава 3. Геологическое строение района .
3.1. Стратиграфия и литология 32
3.2. Тектоника 44
3.3. Геоморфология 47
Глава 4. Гидрогеологические условия района .
4.1. Подзешые воды дочетвертичных отложений 53
4.:2. Подземные воды четвертичных отложений 62
4.3. Формирование химического состава подземных вод четвертичных отложений 73
4.4. Характеристика режима подземных вод четвертичных отложений 78
Глава 5. Запасы и ресурсы подземных вод четвертичных отложений района и перспективы их использования 85
5.:1. Подсчет естественных запасов и ресурсов подземных вод 85
5.2. Оценка эксплуатационных запасов пресных подземных вод и перспективы их использования 91
Заключение 136
Литература 140
- Физико-географическая характеристика района
- Геоморфология
- Формирование химического состава подземных вод четвертичных отложений
- Оценка эксплуатационных запасов пресных подземных вод и перспективы их использования
Введение к работе
Актуальность работы. Равнина Бакбо является важнейшим районом СРВ, где находятся многочисленные города, населенные пункты, в том числе и столица СРВ! г.Ханой. Возрастающая потребность в подземнвх водах для водоснабжения городов, населенных пунктов, новых промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов остро ставит вопрос о рациональном и научно о бо снованном использовании водных ресурсов. Согласно государственному плану СРВ о развитии столицы потребность в воде на перспективу для района г.Ханой составляет: в 1985г.-0,5 млн.м8/сут, в 2000г.- 1,5 млн.м3/сут. Выяснение возможности обеспечения этой потребности и водопотребности всей равнины Бакбо за счет подземных вод требует детального изучения гидрогеологических условий исследуемой территории. В связи с этим, детальное изучение подземных вод четвертичных отложений равнины Бакбо, установление закономерностей их формирования, а также оценка их эксплуатационных ресурсов являются актуальными проблемами.
Цель и задачи работы. Целью настоящей диссертационной работы является выявление общих закономерностей формирования и распространения подземных вод четвертичных отложений равнины Бакбо, определение их ресурсов и выбор рациональных участков размещения водозаборных сооружений. В соответствии с целевым назначением в задачу научных исследований входило:
1. Исследование закономерностей формирования, распространения и движения подземных вод четвертичных отложений равнины Бакбо;
2. установление ведущих факторов, обуславливающих характер режима и баланс подземных вод;
3. определение ресурсов подземных вод и оценка эксплуатационных запасов пресных подземных вод равнины пригодных для централизованного водоснабжения;
4. обоснование направления дальнейших гидрогеологических исследований и выяснение возможностей дальнейшего увеличения добычи подземных ВОД.
Методы решения поставленных задач включают комплексный анализ и систематизацию материалов по геологии, гидрогеологии, гидрологии с использованием аналитических расчетов и математического моделирования. 1
Научная новизна. На основании обобщения и анализа материалов разведочного и структурно-поискового бурения впервые для изучаемого региона построены геолого-гидрогеологические карты мощностей покровного слоя, водопроводимости водоносных пород четвертичных отложений, уровней подземных вод, геолого-гидрогеолог ические профили, другие картографические материалы, что позволило автору выявить основные закономерности формирования подземных вод четвертичных отложений.
Различными, использованными в комплексе методами оценены общие естественные ресурсы и запасы подземных вод, определены эксплуатационные запасы подземных вод совреиенными методами - моделированием работы предлагаемых водозаборов на электроинтеграторе БУСЭ-70. Полученные результаты позволяют оценить изменения гидрогеологической обстановки в условиях их совместной длительной эксплуатации, что очень важно для постановки разведки подземных вод. Дан прогноз изменения гидродинамических условий исследуемой территории в результате эксплуатации водозаборов и качества воды добываемой водозаборами на 25-ти летний период.
Практическая ценность работы заключается в оценке всех видов ресурсов и запасов подземных вод исследуемой территории. Результаты оценки в сопоставлении с анализом работы действующих водозаборов показывают возможность значительного увеличения отбора подземных вод для нужд народного хозяйства. Выполненные исследования позволяют рекомендовать для проведения разведочных работ на основе установленных закономерностей распределения фильтрационных свойств четвертичных отложений, наиболее перспективные участки,выделить на них площади, обладающие максимальными ресурсами для промышленной эксплуатации подземных вод. Использованная методика может найти применение при изучении условий формирования и оценке эксплуатационных запасов подземных вод в других районах СРВ с аналогичными гидрогеологическими условиями. Апробация работы. Основные положения диссертации доложены в двух докладах на УП республиканской научной конференции аспирантов вузов Азербайджана в г.Баку и конференции молодых ученых в г.Баку (1984г.) и освещены в 3-х статьях в тематических сборниках научных трудов АзГУ им.С.М.Кирова и в журнале "Известия АН Азерб.ССР".
Исходными данными при составлении диссертации послужили материалы исследований автора в 1974-1979гг., фондовые материалы Главного управления геологии, Геологического института Министерства строительства, гидрогеологического отдела Института наук о Земле СРВ и др. Объем работы. Диссертационная работа состоит иэ введения, пяти глав, заключения, изложенных на 153 страниц машинописного текста, в том числе иа 23 таблиц и 19 рисунков. Список литературы включает 138 наименований.
Научное руководство диссертационной работой осуществлялось доктором геолого-минералогических наук, профессором Г.Ю. йсрафиловым, которому автор выражает глубокую признательность.
Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность кандидатам геолого-минералогических наук, старшим научным сотрудникам Ю.Г.Исрафилову, Н.Н.Туку, а также Рзаеву С.Р. и Мамедову Ю.А. - сотрудникам института АзНИИ водных проблем ММиВХ Азерб.ССР за ценные советы и консультации при моделировании.
Автор выражает также признательность сотрудникам кафедры геологии и гидрогеологии АГУ им.С.М.Кирова за помощь, оказанную в процессе выполнения диссертационной работы.
Физико-географическая характеристика района
Самой крупной из равнин страны является равнина Бакбо. Эта обширная равнина известна некогда в литературе под названием "дельта р.Хонг", предложенным французскими геологами и географами. Судя по геоморфологическим особенностям и по ее истории в целом, многие геологи и географы стали называть ее равниной "нижнего течения р.Хонг" (Х.Н.Хыонг, Н.Д.Гоинь,i960; М.А.Зубашенко,1962) или равниной Бакбо (Н.Д.Гоинь, 1963).
Равнина Бакбо расположена в юго-восточной части Северного Вьетнама (СРВ). Она имеет форму треугольника со сторонами длиной 180 км и основанием, чуть превышающим 150 км, с вершиной, которая лежит у г.Вьетчи, а основанием является береговая линия между устьями рек Дай и Тхайбинь. Её площадь около
На территории равнины Бакбо расположены 19 крупных городов, в том числе и столица СРВ - Ханой и крупнейший порт страны Хайфонг. Города Ханой, Хайфонг, Тхайнгуен, Намдинь, Вьетчи являются промышленными и тоproво-распределительными центрами СРВ.
Сельское хозяйство играет исключительно важную роль в народном хозяйстве страны.1 В настоящее время равнина Бакбо занимает второе место по рисовой урожайности в СРВ. Плодородие почвы, обилие атмосферных осадков, теплый тропический климат создают очень благоприятные условия для сельского ко-зяйства. Здесь в год можно собирать 2-3 урожая риса и другие сельскохозяйственные культуры Под пашней в равнине Бакбо занято 700 тысга. Сельское хозяйство обеспечивает страну не только продовольствием, но и сырьем для промышленности.1
На территории равнины Бакбо транспортная система развита довольно хорошо. Нелезнодорожная сеть играет очень важную роль в деле развития народного хозяйства. Шоссейные и грунтовые дороги, связывающие столицу с провинциями, уездами, общинами. Большое значение имеет морской транспорт. На побережье залива Бакбо построены порты Хайфонг, Хонгай, Кыаонг. Через порт Хайфонг проходит большое количество ввоза и вывоза страны. Речной транспорт тоже играет большую роль. Река Хонг и река Тхайбинь служат удобными путями сообщения. Речным путем суда идут ко всем городам на равнине Бакбо. Судоходство осуществляется на значительном протяжении. В течение года суда поднимаются по р.Хонг до г.Ханоя на протяжении 175 км, а по р.Тхайбинь оно доступно лишь во время приливов для больших судов в краевых частях, орографически территория представляет собой плоскую равнину с уклоном на юго-восток. Она состоит из 4 основных типов рельефа: современные дельты, аллювиальные равнины, древние аллювиальные террасы и структурные террасы, которые образовались под непосредственным влиянием многих экзогенных процессов.
В пределах равнины Бакбо распространены весьма выровненные поверхности, пространства с колебаниями высот до 1-4м, а также сравнительно расчлененные территории, приближающиеся по форме к типу холмистого рельефа.
Абсолютные отметки поверхности земли изменяются от 25-30м на северо-западе до 0,5-1м на юго-востоке (на берегу мо - 10 -ря). Падение высот поверхности равнины, таким образом, составляет всего 15-20 см на 1 км. 1.3. Климат
Климат равнины Бакбо представляет собой своеобразный вид тропического муссонного климата, у которого прохладная и влажная зима, лето с обильными дождями (Н.Сиен и др.,1968). Равнина Бакбо по географическому положению подвергается воздействию азиатских муссонов, что обусловлено двумя барическими центрами: азиатским и австралийским. Вместе с рельефом азиатские муссоны играют решающую роль в формировании климата Вьетнама. По данным метеорологических станций, в равнине Бакбо господствует климат, которому присущи один максимум и один минимум осадков и температуры (табл. 1,2).
С ноября по март равнина Бакбо и территория Вьетнама в основном находятся под влиянием азиатского максимума давления. По восточной окраине сибирского антициклона идет движение воздушных масс с севера, обусловливающее господство относительно сухих и холодных северных и северо-восточных ветров. Это холодное время года.
Геоморфология
Наиболее полный стратиграфический разрез рассматриваемой территории, вероятно, может быть вскрыт в районе между поселками Донгкуан и Туйань. Таким образом, в дочетвертичном основании рассматриваемой территории можно предположить наличие следующих тектонических особенностей. Вдоль юго-западного борта прогиба протягивается полоса юго-восточного простирания шириной около 25 км с неглубоком залеганием докембрийского фундамента, на котором сохранились останцы более молодых, скорее всего, триасовых отложений. С северо-востока этот выступ докембрия, являющийся непосредственным продолжением зоны Шонгхонг ограничен разломом, соответствующим разлому р.Хонг. В северо-восточном крыле прогиба кристаллическое основание глубоко погружено и вдоль разлома, по-видимому, располагается ассиметричний, погружающиеся к юго-востоку неогеновый прогиб/ К северо-востоку основание прогиба воздымается в виде мелких возвышенностей, появляются на поверхности вдоль северо-восточной окраины Хайнойской депрессии. Весьма вероятно, что это воздымание осложнено продольными ступенчатыми сбросами. Следует отметить, что в дочетвертичное время прогиб Ханоя развивался не только под влиянием разломов, в поднятие и погружение его вовлекали и смежные территории. 3.3. Геоморфология Формирование равнины Бакбо происходило под непосредственным влиянием следующих экзогенных факторов: 1) абразионно-аккумулятивных процессов вдоль морского побережья; 2)мощного плоскостного смыва и эрозии вымываемых ливневыми осадками летних муссонов; 3) интенсивные химические выветривания, которые в условиях длительного воздействия влажнотропического климата захватывали мощные толщи горных пород и способствовали их усиленному сносу. На равнине развиты современные дельты рек, обширные аллювиальные равнины, террасы, снабженные древним аллювием и денудационные террасы.
В пределах равнины распространены весьма выровненные поверхности, пространства с колебаниями высот до 1-4 м, а также сравнительные расчлененные территории, приближающиеся по форме к типу холмистого рельефа. М.А.Зубашенко (1962) в пределах равнины Бакбо выделил 6 районов. 1. Юго-восточный район. Этот район занимает низовья р.Хонг и ее рукавов Дай и Лак. Это современная дельта р.Хонг. Территория района лежит в пределах абсолютной отметки до 1м. Уклоны здесь практически отсутствуют. Описываемый район представляет собой наиболее низменную часть равнины, S ее пределах распространены обширные земельные массивы, которые в сухой сезон года покрыты 1-2-метровым слоем воды. Низкое положение над уровнем моря сильно затрудняет дренаж поверхностных вод и здесь район сильно увлажнен. Поля здесь в течение всего года обеспечены водой. Вся территория района находится под воздействием морских приливов (высота прилива в районе устья р.Хонг около 2 м). Здесь население издавна строило вдоль берега и устья рек защитные дамбы и шлюзы, которые не позволяют морским водам затапливать поля Береговые и речные дамбы резко изменили условия аккуму- ляции речных наносов. Основная часть последних выносится в море, обеспечивая интенсивное нарастание дельты. Характерной особенностью морфологии района является распространение древних и современных береговых дюн и гряд.5 Они приподняты на 5-6 м над окружающей низменностью и хорошо выделяются в рельефе. В дождевой сезон территория района сплошь покрывается водой и широко распространены временно заболоченные площади. К данному району можно с полным правом применить название "дельта" или устьевой участок реки (И.В.Самойлов,1952). 2.» Северо-восточный район. Этот район занят дельтой р. Тхайбинь и северными окраинами дельты р.Хонг. Это также низменная выровненная и хорошо увлажненная равнина с многочисленными рукавами рек. Реки, принадлежащие к системе реки Тхайбинь относительно маловодны и не имеют катастрофических паводков. Существенных изменений рельефа в пределах района почти не происходит. Этот район назван "мертвой дельтой". Здесь нет береговых люн и гряд. Территория, по-видимому, испытывает слабое опускание. Разнообразие в рельефе района вносится лишь невысокими холмами 20-50 м над уровнем моря, сложенными дочетвертичными породами. 3. Центральный район. Этот район является наиболее типичным для всей территории равнины. Он занимает пространство между р.Хонг и ее рукавами Дуонг и Дай. Восточная граница района проходит примерно по меридиану г.г.Хайзыонг и Хайфонг. Вдоль этой линии местность поднимается до отметок 2-4 м. Территория района не испытывает влияния морского прилива. Центральный район представляет типичную аллювиальную равнину с характерным комплексом форм рельефа (прирусловыми валами, ложбинами покинутых русел, озерными впадинами). В рельее района большое значение принадлежит многочисленным ручьям, потокам, каналам и ограждающим их дамбам. У западных границ аллювиальная равнина широкими ступе-нями поднимается до отметки 6-8м (на правобережье р.Дай) и переходит в полосу древних террас. Генетически и морфологически к центральному району близка низменная равнина левобережья р.Хонг (Бакнинь, Бакэанг).; Это типичная аллювиальная равнина, выровненную поверхность которой нарушают лишь высокие плоские холмы, остатки размытой террасы. 4. Северо-западный район. В состав этого района входит территория второй террасы с широкими невысокими холмами,сложенными дочетвертичными породами. Уступ террасы прослеживается довольно четко. Наиболее типично эта терраса развита в районе биньиэн.
Формирование химического состава подземных вод четвертичных отложений
Формирование химического состава подземных вод четвертичных отложений равнины Бакбо обусловлено историей геологического развития района и источниками питания подземных вод. Равнина Бакбо в недавнем геологическом прошлом являлась днищем залива Бакбо и химический состав подземных вод является результатом истории ее геологического развития. По условиям формирования химического состава подземных вод четвертичных отложений рассматриваемой территории выделяются два следующих основных генетических типа: 1) атмосферного генезиса (инфильтрационные, воды выщелачивания); 2) морского (седиментационные).
Подвемные воды атмосферного генезиса образуются за счет инфильтрации атмосферных осадков в горные породы, а также речных, озерных вод и вод местного поверхностного стока.1 Эти воды являются результатом взаимодействия слабоминерализованных атмосферных осадков и вод поверхностного стока с горными породами и содержащимися в них водами. Форіирование вод атмосферного генезиса определяется комплексом различно направленных процессов, протекающих в условиях физического и химического выветривания горных пород, почвообразования и жизнедеятельности бактерий. Основными процессами, определяющими химический состав инфильтрационных вод, являются растворение и выщелачивание горных пород, смещение вод атмосферного и морского генезиса.
Воды морского генезиса формируются в процессе осадкона-копления, диагенеза осадков и их метаморфизации. По-видимому, эти воды, после отступания моря от исследуемой территории претерпели переход от морского к континентальному режиму, когда воды с морской соленостью стали смешиваться с пресными инфильтрационными водами. В процессе преобразования вод морского генезиса большое значение имеют процессы смещения вод, ватионного обмена. В настоящее время огромное значение имеет процесс вытеснения седиментационных вод морского генезиса инфильтрационными водами атмосферного генезиса.
О формировании химического состава подземных вод четвертичных отложений равнины Бакбо играют роль многие процессы: выщелачивание и растворение осадочных горных пород, смешение вод, ионный обмен и микробиологические процессы. # зависимое-ти от действия тех или иных процессов и их степени влияния формируются те или иные химические составы вод и их минерали-зация. На территории равнины Бакбо отмечается четкая горизонтальная гидрогеохимическая зональность подземных вод четвертичных отложений. По степени минерализации подземных вод выделены нами четыре гидрохимические зоны: 1) зона пресных вод с минерализацией до 1 г/л; 2) зона солоноватых вод с минерализацией от 1 до 3 г/л; 3) зона соленых вод с минерализацией более 3 г/л (рис.7).
Зона пресных вод охватывает северную и северо-западную части территории равнины. В северной и западной краевых частях рассматриваемой территории формируются ультрапресные воды с минерализацией 0,05-0,2 г/л. Этому благоприятствует интенсивная промытость водовмещающих пород, обильное атмосферное питание и высокий темп водообмена, что способствует формированию преимущественно гидрокарбонатных кальциевых вод. Умеренно пресные воды с минерализацией 0,2-1,0 г/л развиты в центральной части равнины. Эти воды формируются, главным образом, за счет поверхностных вод и атмосферных осадков.Они по химическому составу неоднородные, преимущественно гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-хлоридные, хлоридно-гидрокарбо-натные.;
Оценка эксплуатационных запасов пресных подземных вод и перспективы их использования
На исследуемой территории пресные подземные воды издавна эксплуатируются скважинами для целей водоснабжения г.г.Ханой, Хайфонг, Шонтэй, Фукиэнь, Виньиэнь. С 1909 г. началась эксплуатация подземных вод скважинами для водоснабжения г.Ханой. Й 1954 г. в районе г.Ханой количество водозаборов увеличилось до 5, состоящих из 16 скважин с общим водосбором 40 тыс.м3/сут. В настоящее время в этом районе существуют 10 водозаборов. Эти водозаборы состоят из 62 скважин, водо-отбор по которым равен 250 тыс.м8/сут. Кроме этих водозаборов здесь эксплуатируются пресные подземные воды одиночными эксплуатационными скважинами, количество которых достигает до 200 скважин. Эти скважины в зависимости от водопотребнос-ти эксплуатируются примерно 5-10 часов в сутки.
Все эксплуатируемые скважины являются несовершенными. Рабочая часть фильтров этих скважин установлена в средней части водоносного горизонта. Глубина скважин составляет в среднем 55-56 и, а их диаметр - 250 -690 мм. Расстояние между водозаборами составляет от 2300 до 9900 м, а между скважинами, входящими в водозаборы - 20-30 до 500 м. Следует отметить, что в настоящее время бессистемная, нерациональная и рассредоточенная добыча подземных вод не позволяет регулировать и рационально использовать подземные воды. Данные о водоотборе подземных вод в районе г.Ханой приведены в таблице 13 и таблице 14. Для оценки эксплуатационных запасов пресных подземных вод четвертичных отложений равнины Бакбо были использованы гидродинамический метод с применением моделирования фильтрации на аналоговой вычислительной машине БУСЭ-70 и балансовый метод. Применение метода моделирования для оценки эксплуатационных запасов подземных вод дает существенное повышение точности, возможность учесть изменения водопроводности пласта дифференцированно по площади отобразить конфигурацию границ пласта, т.е.- более полно и правильно учесть реальное гидрогеологические условия, чем это возможно при расчетах по аналитическим формулам, связанным со значительной "идеализацией" природной обстановки. Кроме того, моделирование весьма эффективно для решения обратных задач, т.е. определения гидрогеологических параметров пласта, основываясь на данных о понижении депрессионной поверхности и ее изменениях во времени. Балансовым методом была подтверждена достоверность результатов моделирования.
Оценка эксплуатационных запасов пресных подземных вод методом математического моделирования выполняется по нижеприведенной последовательности: 1. Схематизация природных условий моделированной территории на основе обобщения условий и систематизации всех материалов по гидрогеологическим особенностям и условиям взаимодействия поверхностных и подземных вод. 2. Решение обратных и прямых задач по оценке эксплуатационных запасов подземных вод.; 1. Схематизация природных условий. Надежность гидрологических расчетов определяется полнотой отражения природных условий в принятой расчетной схеме. Поэтому вопрос их схематизации является чрезвычайно важным.: При построении расчетных схем необходимо исходить из того, что как в естественных условиях, так и при работе ис- кусственных сооружений область движения подземных вод пред-ставляет единую физическую область, внутри которой распределение напоров, скоростей и расходов подземных вод определяется краевыми, т.е. граничными и начальными условиями /12/. Формулировка граничних условий и количество их типов при схематизации природных условий освещается в литературе различно. Для описываемой территории все разнообразие формирования природных процессов фильтрации подземных вод можно выразить тремя видами граничных условий: - границ с заданным напором, именуемых граничными условиями первого рода (сокращенно ГУ-1); - границ с заданным расходом (градиентом напора), называемых граничными условиями второго рода (ГУ-II); - границ, на которых задается линейная связь между расходом и напором, отнесенных к граничным условиям третьего рода (ГУ-Ш). При решении задач неустановившейся фильтрации допол- нительно к граничным условиям задаются и начальные условия. Как указано выше, два водоносных горизонта четвертичных отложений равнины гидравлически тесно связаны друг с другом. Вследствие этого они схематизировались в виде единого пласта. Вопрос о возможности и правомерности замены в расчетах слоистой системы на однопластовую был рассмотрен в /5/, /11/, поэтому замену слоистой системы на однопластовую с суммарной мощностью и коэффициентом водопроводимо-сти для оценки эксплуатационных запасов подземных вод описываемой территории можно считать вполне допустимой.
