CC BY
10ОЦЕНКА ГИДРОГЕОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УЧАСТКА "САНАТОРИЙ ВОВ" АЛМАТИНСКОГО ТЕРМОМИНЕРАЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДЛЯ
ОРГАНИЗАЦИИ БАЛЬНЕОЛОГИЧЕСКОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
1 2 Макыжанова А.Т. , Акебек Д.Г.
1Макыжанова Асыл Темиртаевна - РН<3 ассистент, профессор;
2Акебек Диана Газизкызы - магистрант, кафедра гидрогеологии, инженерной и нефтегазовой геологии, Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева,
г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: в статье изложены результаты мониторинговых исследований по оценке эксплуатационных запасов подземных вод на участке скважины № 28/91 для бальнеологического водоснабжения Республиканского клинического госпиталя для инвалидов Отечественной войны в Бостандыкском районе города Алматы. В основу оценки эксплуатационных запасов подземных вод положены результаты натурного обследования водозабора и прилегающей к нему территории, опытных откачек из скважины № 28/91, результаты мониторинга за состоянием подземных вод в период эксплуатации водозаборной скважины, а также ряд фондовых материалов и дополнительных сведений. Объектом исследования являлся водоносный миоценовый комплекс, содержащий пресные подземные воды с минерализацией до 1,0 г/дм3. Подсчет эксплуатационных запасов выполнен гидравлическим методом при помощи аналитических расчётов и гидродинамических расчетов прогнозного понижения уровня подземных вод. По результатам выполненных работ на утверждение в ГКЭН представляются эксплуатационные запасы подземных вод водоносного миоценового комплекса на участке скважины № 28/91, подсчитанные на 27-летний (10 000 суток) срок эксплуатации по категории В в количестве 32,6 м3/сутки (0,377 дм3/с). В отчете даны рекомендации по эксплуатации водозабора, выполнена прогнозная оценка влияния эксплуатации водозабора на ранее разведанные месторождения (участки) и окружающую среду. Ключевые слова: водоносный миоценовый комплекс, водозабор, термоминеральные подземные воды, качество подземных вод, эксплуатационные запасы.
Введение. Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения «Республиканский клинический госпиталь для инвалидов Отечественной войны» Министерства здравоохранения Республики Казахстан (далее по тексту РГП на ПХВ «Республиканский клинический госпиталь для инвалидов Отечественной войны») - медицинская организация, оказывающая комплексно все виды медицинских услуг: консультативно-диагностическую, специализированную медицинскую помощь в виде амбулаторно-поликлинической, стационарной, стационарозаменяющей форм.
Основной деятельностью РГП на ПХВ «Республиканский клинический госпиталь для инвалидов Отечественной войны» Министерства здравоохранения Республики Казахстан является организация и оказание квалифицированной, специализированной и высокоспециализированной медицинской помощи участникам и инвалидам Отечественной войны, войнам-интернационалистам, лицам, пострадавшим от ионизирующего излучения при аварии на Чернобыльской АЭС и Семипалатинском испытательном ядерном полигоне, реабилитированным жертвам массовых политических репрессий, семьям погибших воинов, персональным пенсионерам республиканского значения.
Минеральные воды Алматинского термоминерального месторождения, используются в качестве лечебных для наружного применения, приурочены к неогеновому водоносному комплексу к его нижней -«продуктивной» - части, залегающей на глубинах от 1000-1700 до 2500-2700 м. Основными лечебными факторами данных минеральных вод являются их минерализация и температура излива. В зависимости от условий залегания, прежде всего глубины залегания и расположения по отношению к основной - южной области питания, величина минерализации и пластовой температуры вод изменяются в довольно широких пределах.
В связи с отсутствием утвержденных запасов минеральных подземных вод на участке водозабора руководством РГП на ПХВ «Республиканский клинический госпиталь для инвалидов Отечественной войны» Министерства здравоохранения Республики Казахстан было принято решение о проведении гидрогеологических исследований по оценке эксплуатационных запасов подземных вод. Утверждение запасов термоминеральных подземных вод проводится вне зависимости от объемов их эксплуатации.
Минеральная вода из скважины № 28/91 используется только для наполнения ванн при проведении процедур бальнеотерапии.
Анализы проб воды на соответствие СТ РК 452-202 «Воды минеральные природные питьевые лечебно-столовые и лечебные», бактериологические и радиологические показатели в период эксплуатации водозабора выполнены сертифицированными и аккредитованными лабораториями: ТОО РНПИЦ «Казэ-
кология», Филиал РГП на ПХВ «Национальный центр экспертизы» Комитета контроля качества и безопасности товаров и услуг МЗ РК.
На минеральную природную воду скважины № 28/91 имеется Химико-бальнеологическое заключение № 158-47 от 25 февраля 2020 г., выданное АО «Научно-исследовательский институт кардиологии и внутренних болезней» действующее 5 лет, согласно Правилам выдачи научными центрами курортологии бальнеологических заключений на использование природных минеральных вод.
Геолого-гидрогеологические условия участка оценки подземных вод. Целью мониторинговых исследований является проведение оценки эксплуатационных запасов подземных вод на участке скважины № 28/91 для бальнеологического водоснабжения Республиканского клинического госпиталя для инвалидов Отечественной войны в Бостандыкском районе города Алматы.
Для бальнеотерапии Республиканским клиническим госпиталем используются термоминеральные природные воды из собственной водозаборной скважины № 28/91 глубиной 2400 м. Минеральная вода из скважины № 28/91 используется только для наполнения ванн при проведении процедур бальнеотерапии.
Потребность в воде, с учетом перспективы, составляет 32,6 м3/сутки.
Для изучения фактического расположения и состояния водозаборной скважины № 28/91 в июле 2021 года было проведено обследование участка работ и прилегающей к нему территории
В результате обследования установлено, что водозаборная скважина № 28/91 находится в центральной зоне Алматинского термоминерального месторождения, близ ее границы с южной бортовой зоной, в центральной части города Алматы (в центре Алматинского блока) и состоит из одной действующей раз-ведочно-эксплуатационной скважины № 28/91. На площади бассейна разведано множество месторождений пресных вод, на базе которых организованы и эксплуатируются водозаборы, как крупные централизованные для водоснабжения г. Алматы и других населенных пунктов, так и единичные водозаборы для водоснабжения отдельных объектов.
Водозаборная скважина № 28/91 пробурена роторным способом станком БУ-75 БрЭ в период 01.04.1991 г. - 27.06.1992 г. Геологоразведочным объединением «Лечминресурсы» Алатауской гидрогеологической экспедицией на площади Алматинского термоминерального месторождения подземных вод.
Скважина до глубины 350 м пробурена диаметром 394 мм, с глубины 350 м по 1000 м - диаметром 269,9 мм, с глубины 1000 м до 2400 м - диаметром 190,5 мм. Направляющая труба диаметром 530 мм установлена в интервале 0-10 м.
Техническое состояние действующей гидрогеологической скважины № 28/91 удовлетворительное. Конструкция скважины следующая: кондуктор диаметром 299 мм установлен в интервале от +0,4 м до 350 м, в интервале 297 м до 987 м обсажена технической колонной диаметром 219 мм, в интервале 950 -2400 - фильтровой колонной диаметром 146 мм. Рабочая часть дырчатого фильтра установлена в интервале глубин от 2061,05 до 2071,15 м, 2130,90 - 2141,20, 2184,15 - 2195,25, 2204,90 - 2215,20, 2294,35 -2323,25, (общая длина рабочей части фильтра 81,5 м), длина отстойника 76,75 м. Скважина оборудована насосом ЭЦВ 8-16-200 с глубиной загрузки 220 м.
Скважина № 28/91 находится в наземном металлическом павильоне (рис. 1.1). В настоящее время скважина оборудована погружным центробежным насосом ЭЦВ 8-16-200. Глубина загрузки насоса 220 метров.
Рис. 1.1. Наземный павильон и устье скважины № 28/91
Дебит действующей разведочно-эксплуатационной скважины № 28/91 при проведении опытно-фильтрационных работ (раздел 4.3 данного отчета) составил 0,92 дм3/с при понижении 7,59 м. Минерализация воды в пределах 0,6 г/дм3, по химическому составу воды сульфатно-хлоридные натриевые.
Согласно химико-бальнеологическому заключению на минеральную природную воду скважины № 28/91, выданному АО «Научно-исследовательским институтом кардиологии и внутренних болезней» № 158-47 от 25.02.2020 г.: вода - слабоминерализована (М - 0,50-0,60 г/дм3), отличается щелочной «мягкостью» (общая жесткость 0,35-0,0 ммоль/дм3), гидрохимический тип стабилен - хлоридно-сульфатный натриевый, реакция среды - щелочная (рН - 8,30-9,50), обусловленная присутствием значимой весовой доли кремнефтористых соединений (H2SiO3 - 29,9 мг/дм3, фтор - 15,6 мг/дм3.
Ввиду того, что участок скважины № 28/91 расположен в южной бортовой зоне борта бассейна, характеризующейся высокой степенью анизотропии природных условий-широким развитием разрывных нарушений, клавишно-блоковым строением, анизотропией фильтрационных свойств основного горизонта, наличием на отдельных участках геотермических и гидрохимических аномалий (подробнее 2 раздел отчета), участок оценки по сложности относится к III группе месторождений с весьма сложными гидрогеологическими условиями в ограниченных структурах или массивах трещиноватых пород и зонах тектонических разломов.
В связи с отсутствием утвержденных запасов минеральных подземных вод согласно действующему законодательству Республики Казахстан [8, 17] на участке скважины № 28/91 были проведены разведочные работы по оценке эксплуатационных запасов подземных вод. Утверждение запасов термоминеральных подземных вод проводится вне зависимости от объемов их эксплуатации.
Природная вода скважины № 28/91 оценивается как азотная лечебная слабоминерализованная щелочная кремнефтористая гипертерма преимущественно хлоридно-сульфатного натриевого состава, обогащенная фтором, близкая Арасан-Капальскому гидрохимическому типу лечебных вод (СТ РК 452-2002, тип У1а, санаторий «Арасан-Капал», скважина № 6) и аналогичная щелочным кремнистым термам Кульдурского типа (Россия), рекомендуемая для бальнеолечения в виде ванн, душей, орошений при заболеваниях согласно медицинским показаниям и противопоказаниям .
Вода из скважины используется только для наполнения ванн при проведении процедур бальнеотерапии.
Система водоснабжения из скважины № 28/91 - прямоточная. Вода из скважины поступает в накопительный резервуар размером в длину 6 м, в ширину 2,2 м, в высоту 2,2 м (объем 29 м3). Далее при помощи поверхностного насоса Pedrollo JSWm 1AX вода из резервуара подается для наполнения ванн. Перед подачей воды в ванны она нагревается до температуры 40 0С.
После проведения бальнеотерапии вода из ванн сливается в общую канализационную систему предприятия.
Анализ режима эксплуатации действующих водозаборов. Имеющиеся данные по эксплуатации ранее утвержденных запасов подземных вод на участках скважин, каптирующих термоминеральные подземные воды водоносного миоценового горизонта, сведены в таблицу 3.1.
Как видно из приведенных данных участки с утвержденными запасами термоминеральных подземных вод миоценового горизонта эксплуатируются неравномерно. В процентном соотношении величина
добычи подземных вод варьируется от 9,3 до 86,4 % от количества утвержденных эксплуатационных запасов подземных вод по участкам скважин.
Минерализация подземных вод миоценового горизонта по своему распределению в плане не подчинена какой-либо закономерности и колеблется в широких пределах: от умеренно пресных вод с минерализацией 0,5 г/дм3, до крепких рассолов с минерализацией 120 г/дм3. Так на одном участке «Верхняя каменка», находящемся в пределах одного блока ограниченного тектоническими нарушениями, на участке трех скважин №№ 1/83, 2/80, 3/82 вскрыты воды миоценового горизонта с различной минерализацией от 6,1 г/дм3 до 14,4 г/дм3.
Также нет определенной закономерности распределения в плане термоминеральных вод миоценового горизонта по бальнеологическим группам. Подземные природные минеральные воды миоцена в преимуществе своем относятся к бальнеологической группе кремнистых азотных терм, йодо-бромным водам. Имеются участки скважин - без «специфических» компонентов и свойств (скв. №№ 8-Т, 1980).
Температура подземных вод миоценового водоносного горизонта на выходе воды на поверхность на участках скважин составляет от 42 до 55 0С.
Методика и основные результаты оценочных гидрогеологических работ. Методика и объемы работ, необходимые для оценки запасов подземных вод, определялись степенью сложности гидрогеологических условий месторождения, характером поставленных гидрогеологических задач и принятой методикой оценки.
Участок оценки подземных вод имеет достаточно сложные гидрогеологические условия, продуктивный водоносный миоценовый комплекс, залегающий на участке работ на глубине 2052 м, характеризуется высокой степенью анизотропии природных условий - широким развитием разрывных нарушений, клавишно-блоковым строением, анизотропией фильтрационных свойств. Ранее непосредственно на участке проектируемых работ оценка запасов подземных вод не проводились, отсюда её необходимость очевидна.
В соответствии с основными типами месторождений подземных вод участок оценки относится к месторождениям, приуроченным к артезианским бассейнам межгорных впадин и межгорных прогибов -тип II-Б [4].
С учетом вышеизложенного, по степени сложности гидрогеологических условий участок работ относится к III группе месторождений с весьма сложными гидрогеологическими условиями в ограниченных структурах или массивах трещиноватых пород и зонах тектонических разломов.
Применяемые в Республике Казахстан методические указания по поискам и разведке подземных вод рекомендуют на месторождениях III-ей группы сложности применять гидравлический метод оценки эксплуатационных запасов подземных вод, основанный на длительных систематических наблюдениях за количеством отбираемых подземных вод, их качеством и положением динамического уровня в процессе откачки (водоотбора).
В подобных геолого-гидрогеологические условиях оценка эксплуатационных запасов подземных вод может быть выполнена гидравлическим методом при помощи аналитических расчётов, и гидродинамических расчетов прогнозного понижения уровня подземных вод в водозаборной скважине при водоотбо-ре, соответствующему заявленной потребности 32,6 м3/сутки в течение всего срока эксплуатации, принятого равным 10000 суток (27 лет). Заявленная потребность в воде отраженная в техническом задании с учетом перспективы составляет 32,6 м3/сутки, что также обосновано в отдельном проекте согласованным в Комитете по водным ресурсам МЭГиПР РК.
Для выполнения вышеуказанных расчетов необходимы достоверные сведения о величине основных гидрогеологических параметров оцениваемого водоносного комплекса и возможных их изменениях по площади, включая прилегающую территорию.
Согласно классификации эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов подземных вод, для объектов с потребностью в минеральной воде оценка запасов проводится по категории В.
По результатам опытно-фильтрационных работ построены графики временного прослеживания за понижением уровня воды во время опытных одиночных откачек, графики изменения дебита и температуры воды во времени.
В процессе опытно-фильтрационных работ непосредственно из скважины № 28/91 в середине откачки были отобраны пробы воды на полный химический, санитарно-биологический (бактериологический), радиологический анализы на соответствие СТ РК 452-202 «Воды минеральные природные питьевые лечебно-столовые и лечебные». Также в процессе откачки в её начале и завершении отбирались пробы на химический сокращенный анализ.
Для удобства анализа и наглядной иллюстрации тенденции изменения понижение уровня воды в скважине и температуры воды в зависимости от её дебита (производительности) было построена два графика (рис. 1.2, 1.3). Графики строились в программе Excel в которой для анализируемых показателей применена линия тренда - элемент технического анализа представляющая собой геометрическое изображение средних значений анализируемого показателя. Линия тренда в Excel - это график аппроксими-
рующей функции. Я2 - показатель величины достоверности аппроксимации. Если Я2 равен «1», то ошибка аппроксимации равняется нулю. Как наблюдается на графиках (рис. 1.2, 1.3) величина аппроксимации составляет 1 и 0,9999, что указывает на отсутствие ошибки аппроксимации и свидетельствует достоверности, и сопоставимости выполненных опытно-фильтрационных работ в разный период времени.
5 4,5 4
3,5 ^ 3 41 2,5 СЙ 2 1,5 1
0,5 0
♦ Q
20
40 S, м
60
80
- Полиномиальная (Q)
Рис. 1.2. График зависимости понижения уровня воды в скважине № 28/91 от её дебита
5 4,5 4 3,5 ^ 3 41 2,5 СЙ 2 1,5 1
0,5 0
К
20 40
Температура, 0С
— Полиномиальная (Q)
60
♦ Q
Рис. 1.3. График зависимости температуры воды на устье скважины № 28/91 от её дебита
0
0
Заключение. Выполненные мониторинговые работы с целью оценки эксплуатационных запасов термоминеральных подземных вод на участке скважины № 28/91 для бальнеологического водоснабжения РГП на ПХВ «Республиканский клинический госпиталь для инвалидов Отечественной войны» Министерства здравоохранения Республики Казахстан в Бостандыкском районе города Алматы, позволят осуществить бесперебойное водоснабжение объектов водопотребления.
Геолого-гидрогеологическая изученность участка на 01.09.2021 г. позволяет классифицировать эксплуатационные запасы подземных вод по категории А+В в количестве 32,6 м3/сутки, в том числе: по категории А - 2,46 м3/сутки, по категории В - 30,14 м3/сутки.
В соответствии с «Классификацией эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов» участок водозаборной скважины № 28/91 подготовлен к дальнейшему промышленному освоению.
Влияние эксплуатации водозаборной скважины № 28/91 на окружающую среду будет весьма незначительным и не вызовет каких-либо негативных последствий.
В процессе эксплуатации водозабора необходимо вести систематический мониторинг за изменением качества, уровней и температуры подземных вод, количеством водоотбора.
Требования Технического задания на переоценку запасов подземных вод выполнены в полном объеме.
Список литературы
1. Андрусевич В.И. Региональная оценка прогнозных эксплуатационных запасов термальных вод по перспективным районам Казахстана. / Казгидрогеология, 1960.
2. Ахмедсафин У.М., Шлыгина В.Ф. и др. Илийский артезианский бассейн. / Изд. «Недра», КазССР, 1980.
3. Биндеман Н.Н., Язвин Л.С. Оценка эксплуатационных запасов подземных вод. М.: Недра, 1970.
4. Боревский Б.В., Дробноход Н.И., Язвин Л.С. Оценка запасов подземных вод, 2-е издание перераб. и доп. Киев, Гол. изд-во «Выща школа», 1989.
5. Боревский Б.В., Самсонов, Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. Изд. 2-е. М.: Недра, 1979.
6. Веселов В.В., Махмутов Т.Т. и др. Справочник Месторождения подземных вод Казахстана. Том I. Западный и Южный Казахстан. Второе издание / РГП ПХВ «Информационно-аналитический центр геологии и минеральных ресурсов РК». Алматы, 2019.
7. Вихорев С.Е., Ривман О.И., Белёв А.В. и др. Проект предварительной разведки минеральных лечебных вод в отложениях неогена с целью решения задачи обеспечения необходимыми ресурсами оздорови-
тельного комплекса «ЗДОРОВЬЕ» в г. Алма-Ате Казахской ССР. / Геологоразведочное объединение «Лечминресурсы» Алатауская гидрогеологическая экспедиция. с. Георгиевка, 1990.
8. Водный кодекс Республики Казахстан от 9 июля 2003 года № 481-11 // [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://online.zakon.kz/ (дата обращения: 29.04.2022).
9. Джазылбеков Н.А., Малахов В.Д. и др. Алма-Атинское месторождение подземных вод в предгорьях Заилийского Алатау. (Отчет по детальной разведке подземных вод с целью переоценки запасов Алма-Атинского месторождения для водоснабжения г. Алма-Аты с подсчетом запасов по состоянию на 01.10.1990 г.). Алма-Ата, 1990.
