Аннотация 2
Список обозначений и сокращений 4
Список иллюстраций 5
Список таблиц 7
Список графических приложений 8
Введение 9
1. Общая характеристика АО «ТАНЕКО» 11
1.1 Расположение 11
1.2 Характер производственной деятельности 12
1.3 Физико-географические условия 14
2. Геолого-гидрогеологическая изученность 17
3. Методика работ 20
4. Геологическая среда Кама-Зайского междуречья 31
4.1. Стратиграфия 33
4.2. Тектоника 40
5. Подземные воды Камо-Зайского междуречья 43
5.1. Гидрогеологические подразделы 45
5.2. Гидрогеологические закономерности 52
6. Гидрогеологические условия площадки «ТАНЕКО» 58
6.1. Характеристика грунтовых вод в естественных условиях 58
6.2. Современное состояние грунтовых вод 63
6.3. Фильтрационная неоднородность верхней части разреза 69
7. Результаты работ 72
7.1. Гидрохимическая неоднородность грунтовых вод 72
7.2. Особенности режима грунтовых вод 74
7.2.1. Гидрогеодинамический режим 74
7.2.2. Гидрохимический режим 84
7.3. Причины подтопления промплощадки «ТАНЕКО» и основные
деятельности по снижению уровня грунтовых вод 98
Заключение 103
Список использованных источников 106
Графические приложения
“ТАНЕКО” - Татарстанский Нефтеперерабатывающий Комплекс — крупнейший в России комплекс предприятий переработки нефти. Комплекс начал возводиться в середине 2000-х гг., а в 2011 г. он выдал первую продукцию.
Актуальность моей выпускной квалификационной работы заключается в том, что функционирование многих промышленных предприятий сопровождается негативными изменениями окружающей среды. Одним из таких изменений является подъем уровня грунтовых вод, ведущий к подтоплению как отдельных сооружений, так и промышленных площадок в целом. Основные следствия подтопления - затопленность подземных сооружений (подвалов, инженерных коммуникаций), снижение несущей способности грунтов-оснований, деформации строительных конструкций (вплоть до полного выхода сооружений из строя).
В настоящее время площадка “ТАНЕКО” состоит из двух частей. Восточная часть является застроенной и функционирующей (основные производственные сооружения здесь уже возведены и эксплуатируются). Западная часть является ареной интенсивных строительно-монтажных работ, здесь возводятся новые инженерные объекты и коммуникации.
Восточная часть площадки “ТАНЕКО” подвержена подтоплению. Уровни подземных вод первого от поверхности водоносного горизонта к настоящему времени поднялись в среднем на 1-3 м. Глубина их залегания в августе 2017 г. (период летней межени) на 65-70 % площади восточной части Комплекса составляла менее 3 м.
Основная цель выпускной квалификационной работы - рассмотрение гидрогеологических условий площадки “ТАНЕКО” и выявление причин подтопления её восточной части, рекомендации первоочередных мероприятий по снижению уровня подземных вод.
Моя выпускная работа базируется на обобщении основной геологогидрогеологической информации по району расположения “ТАНЕКО”, результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, выполненных в 2017 г. в восточной половине промплощадки ОАО “КамТИСИЗ” (г. Набережные Челны), проектным институтом “Союзхимпромпроект” (ПИ “СХПП”, г. Казань) и ООО “Стройпроектизыскания” (г. Нижнекамск). В этих масштабных и комплексных исследованиях 2017 г. принимали участие и гидрогеологи Казанского федерального университета, в числе которых был и автор настоящей работы [23].
Комплекс самостоятельных исследований автора включает:
- сбор и анализ первичного геолого-гидрогеологического фактического материала по Нижнекамской промышленной зоне (разрезы разнотипных скважин, анализы природных вод, построение колонок, профилей и диаграмм, и др.);
- химико-аналитические исследования гидропроб, отобранных на промплощадке“ТАНЕКО” в августе-сентябре 2017 г.;
- обработка полученных данных по составу грунтовых вод с построением специализированных таблиц и гидрогеохимической карты;
- обобщение гидрогеохимической информации с выявлением характера и динамики изменения во времени состава грунтовых вод в пределах промплощадки, а также условий его формирования;
- обработка данных режимных наблюдений за уровнями и составом грунтовых вод по сети наблюдательных скважин, включающих 5 скважин, расположенных по периметру подтапливаемой части промплощадки;
- расчеты величины современного инфильтрационного питания грунтовых вод промплощадки;
- построение карты подъема уровней грунтовых вод и выявление причин подтопления промплощадки;
- рекомендации первоочередных мероприятий по снижению уровня грунтовых
вод.
1. Гидрогеологические условия верхней части разреза промплощадки “ТАНЕКО” (рассматривается только её восточная изученная часть) определяются развитием первого от поверхности водоносного горизонта, имеющего черты как типичных грунтовых вод, так и межпластовых напорно-безнапорных (субнапорных) вод. В западной части территории этот горизонт локализован преимущественно в уржумских отложениях, представленных песчаниками и трещиноватыми глинами. В центральной и восточной части промплощадкиприкровельная часть грунтового горизонта залегает в четвертичных элювиально-делювиальных суглинках и глинах, содержащих маломощные линзовидные прослои тонко- мелкозернистых песков, а на отдельных участках и в толще насыпных грунтов, основной объем которых представлен местными перемещенными суглинками. Свободные гравитационные воды в толщах уржумского и покровного комплексов гидравлически тесно связаны и формируют единую уровенную (пьезометрическую) поверхность, в сглаженной форме повторяющую рельеф земной поверхности. Единого водоупорного ложа у грунтового горизонта нет. Ток грунтовых вод в настоящее время ориентирован в восточном (основное направление фильтрации) и южном направлениях. Кроме латеральной фильтрации проявлено и нисходящее движение подземных вод. Основным источником питания рассматриваемых подземных вод является инфильтрация атмосферных осадков и снеготалых вод. Разгрузка грунтовых вод происходит плановой фильтрацией, эвапотранспирацией и нисходящим перетеканием.
Вся приповерхностная осадочная толща комплекса “ТАНЕКО” характеризуется низкими фильтрационными свойствами. Коэффициенты фильтрации основных разновидностей пород по данным опытно-фильтрационных опробований составляют:
- уржумские песчаники - 0,1-0,76 м/сут, преобладающие значения 0,18-0,24 м/сут;
- четвертичные сумеси, суглинки, глины - 0,005-0,276 м/сут, преобладающие значения 0,01-0,1 м/сут.
2. За время функционирования промплощадки “ТАНЕКО” произошло повышение уровня подземных вод первого от поверхности водоносного горизонта в среднем на 1 -3 м. В августе 2017 г. (период летней межени) преобладающие глубины залегания подземных вод составляли 1,5-3,5 м. Основной причиной повышения их уровня является усиление инфильтрационного питания. Изменение отдельных статей водного баланса произошло в первую очередь за счет вырубки леса и планировки территории. Первое привело к сокращению эвапотранспирации, а второе - к исчезновению
естественного поверхностного стока. К приходным статьям водного баланса в настоящее время относятся и утечки из трубопроводных коммуникаций. Сейчас очень трудно оценить точное количество таких утечек, но химия подземных вод говорит об их наличии (значительное повышение минерализации, жесткости, содержаний отдельных компонентов на отдельных локальных участках). Довольно существенное усиление инфильтрационного питания подземных вод первого от поверхности водоносного горизонта сопровождается низкими значениями фильтрационной способности всей верхней части геологического разреза. В совокупности два этих фактора полностью объясняют причину подтопления изученной части “ТАНЕКО”.
3. Современная величина инфильтрационного питания грунтовых вод составляет:
- по данным балансовых расчетов на двух локальных площадках в пределах территории “ТАНЕКО” 22-27 % от годовой нормы осадков;
- по обработке режимных гидрогеодинамических наблюдений по 5 наблюдательным скважинам, проведенной автором, 16,8-34,9 % от нормы осадков (при этом средняя величина этого параметра для скважин с фильтрами в четвертичных суглинках составляет 19,8 %, а с фильтрами в уржумских песчано-глинистых породах - 30,5 %).
Величина же инфильтрационного питания грунтовых вод, локализованных в уржумской толще, в ненарушенных условиях по литературным данным составляла 12,2 % от нормы осадков. Величина поверхностного стока в этих условиях была, скорее всего, 10-15 % от нормы осадков. Перевод большей части этого стока в инфильтрационное питание в нарушенных условиях и приводит к указанным значениям современного инфильтрационного питания.
4. Грунтовые воды рассматриваемой территории, до начала функционирования предприятия, характеризовались гидрокарбонатным магниево-кальциевым составом с минерализацией 0,3-0,5 г/л и жёсткостью 4,0-6,8 ммоль/л, обладали питьевым качеством. В настоящее время на территории встречаются воды сульфатно- гидрокарбонатно-хлоридного натриево-кальциевого состава, со средней минерализацией 0,5-1 г/л, также встречаются воды с преобладающей жесткостью 9,610,65 ммоль/л. На всей площадке наблюдается превышение предельно допустимых значений фенола. На некоторых участках отмечаются сверхпредельные концентрации марганца, железа, нефтепродуктов. Изменение состава подземных вод может быть связано не только с утечками, но и с общим аэрогенным загрязнением территории.
5. По данным режимных наблюдений подъем уровней произошел до 2012-ого г. С 2012 г. по периметру промплощадки не наблюдается тренда к повышению уровней. Это можно объяснить усилением испарения, стремящимся компенсировать увеличившееся инфильтрационное питание, и усилением нисходящего перетекания в нижележащие водоносные горизонты. Усилению испарения способствуют малая глубина залегания уровня подземных вод и значительная высота капиллярного поднятия в суглинках, являющихся основной разновидностью пород в составе насыпных грунтов, а также подстилающих образований. А горизонтальный отток по пласту существенным быть не может, в связи с постепенным замещением по направлению фильтрации уржумского глинисто-песчаного водовмещающего матрикса четвертичным преимущественно суглинистым слабопроницаемым матриксом.
6. Основными путями снижения уровня подземных вод на подтапливаемой территории “ТАНЕКО” является создание искусственного поверхностного стока, т.е. создание эффективных систем поверхностного дренажа. Такие системы на предприятии есть, но они сооружены не повсеместно, зачастую находятся в плохом техническом состоянии и практически не выполняют свою функцию. Нормальная организация систем поверхностного дренажа на большей части промплощадки позволит снизить инфильтрационное питание грунтовых вод (эти системы будут играть роль природного поверхностного стока). При незначительности утечек сточных и производственных вод эта система позволит снизить уровни грунтовых вод до естественного природного состояния. При необходимости их более значительного снижения придется создавать системы подземного дренажа.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
