авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«ОАО «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ им. Б.Е. ВЕДЕНЕЕВА» ИЗВЕСТИЯ ВНИИГ имени Б. Е. ВЕДЕНЕЕВА Издание основано ...»

-- [ Страница 4 ] --

По данным Международной Комиссии по большим плотинам и, в частности, ее технического комитета по авариям установлено, что последние практически всегда возникают из-за повреждений в пригребневой (плотины Апишапа, Саутс Холстон, Вудкрест (США) и др.), средней (плотины Боулдерхэд (Великобритания), Хиттеювет (Норвегия), Курейская (Россия) и др.) и цокольной частях плотин (Титон (США), Курейская и Серебрянская ГЭС-2 (Россия) и др.).

Ниже приводятся три примера аварий грунтовых плотин при эксп луатации, возникших вследствие нарушения надежности работы отдельных фрагментов плотины.

Наглядным примером аварийного состояния грунтовой плотины, возникшего в результате нарушения прочности грунтовой толщи ее основа ния, является плотина Серебрянской ГЭС-2 (рис. 2). Создание естественного грунтового коллектора в основании этой плотины и существенное воз растание в 25 раз водопроницаемости грунтов зоны коллектора за счет фильт рационно-суффозионного выноса из него мелкозема привело к значительному возрастанию фильтрационного расхода в основании и, как следствие, к фильтрационно-суффозионному размыву грунтов в зоне разгрузки фильт рационного потока в нижнем бьефе плотины.

Рис. 2. Серебрянская ГЭС- 1 - земляная плотина;

2 - строительная труба;

3 - водосброс;

4 - водоприемник;

5 - металлические турбинные водоводы;

6 - здание ГЭС;

7 - отводящий канал;

8 - ОРУ 150 кВ;

9 - металлическая диафрагма;

10 - транспортная галерея;

11 - инъекционная галерея;

12 - инъекционная завеса.

В грунтовой толще основания плотины проявился глубинный процесс формирования фильтрационного потока через хорошо промытый и обла дающий высокой водопроницаемостью естественный коллектор, функцию которого выполняла покровная толща коренных трещиноватых скальных пород основания, подстилающая вышележащий грунтовый массив оса дочных пород, заполняющих впадину древнего русла р. Вороньей.

Указанный коллектор, хорошо связанный гидравлически с водохра нилищем, предопределил прямой подвод к образовавшемуся эрозионному оврагу нижнего бьефа значительных фильтрационных расходов, что и выз вало (при отсутствии специальных защитных сооружений на этом участке) активное развитие фильтрационно-суффозионного выноса, а при опреде ленных условиях зимней эксплуатации, и выпора смерзшихся агрегатов слабых грунтов откоса оврага и основания (рис. 3).

У НП Рис. 3. Карта гидроизогипс фильтрационного потока в зоне его разгрузки в эрозийный овраг на 29.08.91.

1- отводящий канал ГЭС;

2 - левобережная плотина;

3 - гидроизогипсы фильтрационного потока;

4 - линии тока фильтрационного потока «0» - «0», «2»- «2»...., «10»- «10»;

5 - внешняя граница эрозионного оврага;

6 - р. Воронья.

Возведение вдоль внутреннего контура эрозионного оврага в нижней части откоса упорной дренажной призмы высотой до 10 м с каменным банкетом из скальных грунтов предотвратило дальнейшее развитие эро зионного разрушения грунтов террасы коренного основания Серебрянской плотины и обеспечило ее надежную эксплуатацию в дальнейшем.

Другим примером аварийного состояния является однородная плотина с дренажным банкетом Верхне-Териберской ГЭС (рис. 4 ). На основании многолетних наблюдений было установлено, что фильтрационный режим в плотине существенно отличался от характерного для однородных плотин с дренажным банкетом. Поверхность депрессии в плотине не выходила в дренаж, а выклинивалась на низовом откосе, всего на 5 метров ниже отметки НПУ.

Рис. 4. Поперечный разрез плотины Верхне-Териберской ГЭС 1- морена;

2 -стена в грунте;

3 - пригрузка-крепление откоса;

4 - цокольная часть плотины;

5 - поверхность депрессии.

Моделированием реального режима фильтрации с учетом натурных данных было установлено, что способ производства работ по возведению плотины обусловил в ней наличие двух фильтрационных горизонтов с отличными режимами фильтрации:

в цокольной части (от отметки основания до отметки гребня дре нажного банкета), возведенной отсыпкой грунтов в воду моренных супесей, - один режим фильтрации (возможно напорный);

в верхней части плотины (выше дренажной призмы), возведенной пос лойной укладкой и укаткой тех же моренных грунтов, – другой режим (без напорный).

Уплотненные слои грунта характеризовались большой неоднород ностью и анизотропией фильтрационных свойств, зависящих от содержания мелкозема в грунте, толщины отсыпаемых слоев и степени уплотнения.

Поверхность грунта, уложенного в воду в процессе дальнейших работ, ока залась сильно закатанной, в результате чего произошло формирование «подвешенного» фильтрационного потока в верхней части тела плотины с высачиванием на низовой откос на высоких отметках.

Надежная работа плотины также не обеспечивалась и потому, что дренажный банкет при отсыпке грунтов в воду закольматировался до такой степени, что стал практически водоупором по отношению к грунту тела пло тины, заставляя депрессионную кривую выклиниваться высоко на низовом откосе. Таким образом в плотине не обеспечивалось нормальное дре нирование и организованный отвод фильтрационных вод, хотя режим фильтрации стабилизировался. В результате существует опасность нару шения фильтрационной прочности в зоне сопряжения тела плотины с дренажным банкетом.

Кроме того, низовой откос плотины при существовавшем высоком положении депрессионной поверхности в теле плотины не имел норма тивного коэффициента устойчивости. Из-за отсутствия наслонного дренажа на откосе на отдельных его участках происходили выпор и контактный размыв грунта тела плотины в пределах участка высачивания и просадки каменного крепления откоса.

Высачивание фильтрационного потока на незащищенный дренажом низовой откос было особенно опасным в зимний период, так как откос промерзал, образуя наледи или льдогрунтовый экран. В результате проис ходил дополнительный подъем поверхности депрессии, что создавало давление на льдогрунтовый экран. Даже частичный выпор подобного экра на мог привести плотину в аварийное состояние.

Для повышения фильтрационной прочности плотины Верхне-Тери берской ГЭС, обеспечения ее статической устойчивости и требуемой на дежности ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева было рекомендовано пригрузить низовой откос слоем песчано-гравийного грунта толщиной, превышающей глубину сезонного промерзания, что и было сделано. Контур пригрузки показан на рис. 4. Альтернативным вариантом повышения эксплуатационной надежности плотины могло быть также и возведение стены в грунте, рас положенной по оси плотины.

Аварийная ситуация на русловой плотине Курейской ГЭС (рис. 5) возникла 26.07.92, когда после пятилетней эксплуатации в районе ПК 7+ в основании низового клина плотины было обнаружено резкое увеличение фильтрационных расходов (до 1,74 м3/с), сопровождавшееся суффозией мелкого материала (до 0,85 г/л). Отметка воды в водохранилище в то время составляла 95,26 м (НПУ – 95,0 м). Деформация гребня плотины распрост ранилась на участке длиной около 60 м с максимальным понижением в пределах 1 м, с общим уклоном в сторону верхнего бьефа. На низовом откосе на удалении от бровки 8-10 м образовалась воронка глубиной до 1,35 м и диаметром около 10 м.

Рис. 5. Русловая плотина Курейской ГЭС. Правобережный участок 1- суглинок;

2 - гравийно-галечниковый грунт;

3 - гравийно-галечниковый грунт с отсевом фракций 0...10 мм;

4 - горная масса карьера d50%0,5 м;

5 - горная масса карьера d50%0,2;

6 горизонтальный дренаж.

В результате начатой немедленно сработки водохранилища и отсыпки супесчаного грунта на верховой откос плотины фильтрационный расход стал снижаться. При отм. 90,0 м расход понизился до 100-240 л/с. На 11.11.92 г.

сработка составила 14,0 м. Было организовано изучение причин аварии и осуществлен комплекс ремонтных цементационных работ. На участке ПК 7+00 – ПК 7+32 была выполнена трехрядная завеса. Было пробурено инъекционных скважин (2416,9 п.м), закачано более 1100 м3 раствора. К паводку 1993 года было разрешено поднять НПУ до отм. 94,0 м и продол жить эксплуатацию гидроузла при условии дальнейшего изучения сос тояния плотины.Это позволило воссоздать реальное состояние плотины в поперечном и продольном направлениях, охарактеризовав конструктивное очертание отдельных ее элементов, а также состав и состояние уложенных грунтов.

В результате проведенных исследований было установлено, что гребень ядра плотины почти повсеместно находился ниже отметки НПУ, и было принято решение о необходимости дополнительного срочного ремонта плотины (первоначально на участке ПК 6+10 – ПК 7+60) с устройством стены в грунте, выполняемой методом пересекающихся свай диаметром 1,0 – 1,2 м с заполнением грунтобетоном.

Из анализа приведенных выше примеров нарушения эксплуата ционного режима грунтовых плотин следует, что визуальный и инструмен тальный контроль (мониторинг) за состоянием сооружения должен про водиться регулярно с целью выявления наиболее опасных мест и причин, обуславливающих накопление опасных факторов, которые могут привести к качественным изменениям состояния сооружения, т.е. к аварии.

Необходимо проводить систематическое обследование грунтовых плотин с помощью научно-исследовательских организаций для оценки состояния и надежности плотин, прогноза их поведения на будущее с учетом фактора старения материалов, из которых они возведены. Кроме того, такое обследование работы плотин позволит оценить достаточность установленной КИА на сооружении, выявить места для дополнительной установки КИА, откорректировать существующие технические условия по эксплуатации, а также установить те виды ремонтных работ, которые необходимо будет выполнить, чтобы предупредить возникновение аварийной ситуации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Васильев А. Ф., Гаврилец М. А., Толокно Н. В. Каскад Серебрянских ГЭС на р. Вороньей // Гидротехническое строительство. - 1973. - № 10. - С. 1-5.

2. Кузнецов В. С., Шаргородский Н. П., Толокно Н. В. Натурные исследования плотин Серебрянской ГЭС // Энергетическое строительство. - 1979. - № 4. - С. 34-35.

3. Зархи М. И. Гидротехнические сооружения гидроэлектрических станций Кольс кой энергетической системы и их эксплуатация / АО “ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева”, 1994.

4. Джура В. А. Мероприятия, проводимые каскадом ГЭС, по повышению и безопасности гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство. - 1966. № 3.- С. 25-30.

5. Мызников Ю. Н. Конструктивно-технологические решения, обеспечивающие надежность грунтовых плотин на Крайнем Севере // Гидротехническое строительство. 1993. - № 12. - С. 33-38.

6. Мызников Ю. Н. К вопросу о так называемых противопучинистых оголовках гребней грунтовых плотин, возводимых на Крайнем Севере // Гидротехническое строительство. - 1998. - № 3. - С. 41-45.

7. Пехтин В. А., Серов А. А., Суслопаров В. А. О конструкции гребней каменно земляных плотин в северной строительно-климатической зоне // Гидротехническое строительство. - 1998. - № 3. - С. 36-40.

8. СНиП 2.06.05-84 *. Плотины из грунтовых материалов. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

9. Малаханов В. В. Техническая диагностика грунтовых плотин. - М.: Энерго атомиздат, 1990.

УДК 621.182.9.

Канд.техн.наук И.В. Корытова, канд. геол.-мин. наук Н.Ф. Кривоногова, доктор техн. наук Д.Д. Сапегин, доктор техн. наук В.Н. Жиленков КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ГРУНТОВОГО КОМПЛЕКСА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ЗОЛОШЛАКОВОГО МАТЕРИАЛА НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ОСНОВАНИЯХ Традиционный гидравлический способ удаления и складирования зо лошлаковых материалов (ЗШМ) в специальные накопители - золошла кохранилища (ЗШХ) в сложных природно-климатических условиях севера имеет существенные трудности, связанные, прежде всего, со значительным отепляющим влиянием, которое оказывает ЗШХ на многолетнемерзлые грунты основания.

Наибольшую опасность для такого сооружения представляет неконт ролируемое оттаивание грунтов основания, особенно если они представлены сильнольдистыми, водопроницаемыми после вытаивания льда грунтами [1].

Оттаивание может сопровождаться резким повышением сжимаемости грунтов, снижением их прочности и даже потерей несущей способности осно вания ЗШХ. Значительные и неравномерные по площади сооружения осадки, обусловленные термокарстовыми процессами в области теплового воздей ствия ЗШХ, суффозионное и эрозионное разрушения грунтов основания приводят к инфильтрации техногенных вод и к гидрохимическому загряз нению прилегающих территорий с опасным нарушением экологического равновесия.

В ОАО “ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева” разработана экологически безо пасная комбинированная система удаления и складирования золошлаковых материалов (КСЗ) для северных регионов России [2].

Основным отличием этой трехзвенной системы от известных является рассредоточение тепловой нагрузки на природный комплекс для сохранения мерзлоты, либо допущение формирования локальных замкнутых чаш оттаивания в основаниях сооружений КЗС, из которых исключается попа дание в природный комплекс загрязненных техногенных вод.

Целью же данной статьи является обобщение результатов расчетно экспериментального обоснования второго звена этой системы - комплекса обезвоживания (КО) ЗШМ. Это грунтовое гидротехническое сооружение, предназначенное для сезонного гидравлического складирования, дрениро вания и разработки ЗШМ с помощью сухоройной техники, является новым, оригинальным и наименее изученным в настоящее время в общей системе удаления и складирования ЗШМ с ТЭС. Основная задача комплекса частич ного обезвоживания заключается в достижении ЗШМ такой влажности, при которой этот материал является достаточно технологичным с точки зрения осуществления погрузо-разгрузочных операций, транспортировки и скла дирования ЗШМ с преимущественным использованием бульдозеров, экскаваторов и автотранспорта.

Конструкция комплекса обезвоживания (КО) Высокая надежность и экологическая безопасность КО на много летнемерзлом основании достигается при его эксплуатации по I принципу согласно СНиП 2.02.04-88 [3]. Для этого предлагается работу КО ограничить летним сезоном года, к концу которого его необходимо разгрузить от ЗШМ с тем, чтобы основание и ограждающие дамбы КО промораживались за счет естественного холода в зимнее время. Это позволит сохранить грунты осно вания в мерзлом состоянии и обеспечить водонепроницаемость, филь трационную прочность и несущую способность основания и дамб КО.

Плановые размеры и конструкции секций КО (рис. 1.) должны быть такими, чтобы, во-первых, реализовать намыв золошлаковой пульпы с целью накопления ЗШМ в заданном объеме, и, во-вторых, обеспечить высокую степень осветления воды, сбрасываемой через водоотводящую систему (водосбросной колодец, плавучую насосную станцию), как правило, в опе ративное ЗШХ. Длина секции КО определяется суммарной длиной над водного пляжа намытых отложений Lп, формирующегося за счет попере менной работы рассредоточенных выпусков, как показано на рис.1, и длиной пути осветления Lо, т.е. расстоянием от ближайшего к водозаборной системе выпуска золошлаковой пульпы до места водозабора осветленной воды, таким образом: Lc=Lп+Lо.

Водосбросной колодец Рис. 1. Схема секции комплекса обезвоживания с односторонним рассредоточенным намывом ЗШМ.

Длина пути осветления Lо для достижения требуемого эффекта осаж дения частиц пульпы (или осветления забираемой в систему ГЗУ воды) определяется [4, 5] по формуле :

2 H Vo Lo =, (1) KU o где Н - глубина воды у водозаборного сооружения;

Vo - средняя скорость потока пульпы в месте втекания его в отстойный пруд;

К- эмпирический коэффициент, характеризующий интенсивность затухания средней скорости по длине транзитного потока в пруде [4];

Uo - скорость осаждения частиц золошлаковой пульпы, при которой достигается требуемый эффект ос ветления сбросной воды, эта величина определяется экспериментально.

Ширина секции и высота ограждающих дамб КО зависят в значи тельной мере от конкретных размеров сухоройных механизмов, применяемых для опорожнения секций от ЗШМ. Так, при использовании экскаваторов, передвигающихся по верху ограждающих дамб, ширина секции определяется прежде всего максимальным радиусом его навесного оборудования (Lстр).

Кроме того, за счет оползания откосов центральной части намытых отложе ний возможна разработка дополнительного объема ЗШМ из центральной части секции, как показано на рис.2. С учетом этих соображений расстояние между осями дамб составит 2Lстр+6 м.

К, m - 0, Рис. 2. Поперечный разрез секции комплекса обезвоживания 1 - основание накопителя;

2 - ограждающие дамбы;

3 - дренажный коллектор;

4, 5 - слои обратного фильтра;

6 - толща золы;

7 - поверхность депрессии фильтрационного потока;

8 - крепление (защитный слой) из крупнообломочного материала.

При разгрузке секций КО с помощью только бульдозеров высота на мытых отложений не должна превышать 2-2,5 м (при высоте ограждающей дамбы соответственно - 3м). В этом случае целесообразно вести односто ронний рассредоточенный намыв с формированием трапецеидального профиля золошлаковых отложений, как показано на рис.1.

Определение технологических параметров процесса осушения ЗШМ в секциях КО Закономерности осаждения частиц золошлаковой пульпы На рис.3 представлены графики изменения концентрации зольной суспензии во времени С=f(t) в приповерхностной части и в центре цилиндра методом дисперсного анализа [4].

а) б) Рис. 3. Процесс осаждения зольной суспензии с начальной концентрацией Т/Ж = 1:10 (а) и график изменения «процентной» скорости осаждения (б) 1 - кривая роста высоты отложений ЗШМ;

2 - изменение скорости осаждения суспензии без перемешивания;

3 - то же с искусственным перемешиванием;

I-VII - циклы наполнения;

- глубина от поверхности 5 см;

- глубина от поверхности 17 см.

Кроме того, изучалась скорость осаждения ЗШМ-Uо, т.е. скорость достижения зольной суспензией заданного эффекта осветления. Под эффек том осветления P понимается отношение части взвеси, выпавшей на дно цилиндра, к первоначальному содержанию взвеси в воде. Выполненные исследования закономерностей осаждения в воде ЗШМ Анадырской ТЭЦ (d50=0,05 мм, коэффициент неоднородности К60, 10=3,8) показали следующее:

1. Процесс осаждения зольной суспензии происходит достаточно быс тро, в сосуде высотой 40 см для суспензии с Т/Ж=1:10 эффект осаждения достигает 99 % уже через 10 минут, для Т/Ж=1:5 - через 15-20 минут.

2. Скорость осаждения ЗШМ Uо для суспензии с Т/Ж=1:7 составила 0,387 мм/с, в то время как средняя гидравлическая крупность частиц этого материала, т.е. скорость равномерного осаждения одной частицы в безгра ничной покоящейся жидкости, равна 0,854 мм/с. Различие численных значений скоростей стесненного и свободного осаждения частиц ЗШМ свидетельствует о существенном влиянии на процесс осаждения исходной концентрации суспензии.

Для средней скорости потока золошлаковой пульпы Vo= 0,35 м/с и скорости осаждения Uo= 0,38710-3 м/с необходимая длина пути осветления Lo, подсчитанная по формуле (1), составляет 173 м.

Если площадка, отведенная под строительство КО, недостаточна по размерам, чтобы организовать три секции требуемой длины, можно реко мендовать многосекционный КО или КО с прудом вторичного отстоя, распо ложенным на 4-й, дополнительной секции, сопрягающейся с остальными с помощью разделительной дамбы и ступенчатого быстротока. Другой вари ант - использование новой технологии намыва ЗШМ в режиме наполнения (без постоянного перелива осветленной воды через гребень колодца).

Для экспериментального обоснования предлагаемой технологии по переменного намыва в режиме наполнения секции, последующего отстоя и понижения уровня воды в отстойном пруде проводилось моделирование процесса осветления при двух режимах взмучивания золошлаковых отложений, образовавшихся на дне.

При первом режиме после тщательного перемешивания зольной сус пензии высотой 40 см и осаждения первой ее порции производился отсчет времени по секундомеру (t1) и отбор пробы на концентрацию осветленной воды (С1). Затем из цилиндра удалялась вода в объеме, равном половине первоначального объема суспензии. После этого в цилиндр добавлялась новая порция зольной суспензии, которая вновь вызывала взмучивание, далее производился замер времени (ti ) и отбор пробы для определения Сi и т.д.

Результаты опытов приведены на рис.3, б.

Во втором режиме взмучивания отличие заключалось в том, что каж дый раз, когда заливалась новая порция зольной суспензии, производилось тщательное принудительное взмучивание всего объема ЗШМ, помещенного в цилиндр, с помощью мешалки.

Сравнение полученных результатов эксперимента по двум вариантам осаждения показало:

1. Процесс осаждения твердых частиц из зольной суспензии в стоячей воде протекает достаточно быстро при обоих режимах перемешивания. Хотя, естественно, что в первом случае (без дополнительного перемешивания пульпы) “процентная” скорость осаждения ЗШМ выше, а время, требуемое для достижения заданного эффекта осветления слоя пульпы высотой 40 см, равно 15 минутам. Отсюда следует, что для отстойного пруда глубиной 2 м это время составит 1 час 15 минут.

2. Во втором случае будет иметь место постоянное турбулентное пере мешивание поступающей пульпы и уже образовавшихся отложений. Это наиболее вероятно вблизи выпусков пульпы из трубопровода. Время осаж дения при этом увеличивается из-за постоянного повышения концентрации взвеси при поступлении очередной порции пульпы с 17 минут до 1,5 часов, а для отстойного пруда оно составит соответственно 1,5 и 10 часов.

Допустимая интенсивность медленного слива воды из секций отстойного комплекса Время спуска осветленной воды после заполнения пульпой расчетного объема секций следует определять, исходя из существующего ограничения скорости потока воды над золошлаковыми отложениями, которые не должны размываться потоком.

В связи с этим было решено определить размывающие скорости экспериментальным путем в гидравлическом лотке по схеме, представлен ной на рис.4. Образец золы Анадырской ТЭЦ с d90 = 0,13 мм помещался в кассете на дне лотка, по которому затем пропускали поток воды с регу лируемой глубиной и постепенно увеличивали скорость потока.

В результате многократного осуществления этой операции при разных глубинах (и, соответственно, уклонах) была получена зависимость размы вающей скорости водного потока от его глубины Vсr(Н), которая графически представлена на том же рис.4. Как видно, минимальное значение критической скорости водного потока Vcr 10см/с наблюдалось при глубинах Н=58 см.

Vcr, см/с Н, см Рис. 4. График зависимости размывающей скорости Vcr от глубины H потока воды.

Определение коэффициента водоотдачи ЗШМ Удаление сухоройными механизмами ЗШМ из секций КО возможно лишь после частичного осушения ЗШМ с помощью дренажа.

Для этого необходимо экспериментально определить коэффициент водоотдачи материала с использованием зависимости от весовой влажности ЗШМ по предлагаемой формуле:

d µ= (Wн Wк ), (2) w где d - плотность материала;

w - плотность воды;

Wн - весовая влажность полностью водонасыщенного материала;

Wк - влажность материала после его частичного осушения.

При выборе конструктивно-технологических параметров отстойника новой КСЗ коэффициент водоотдачи золы определялся экспериментально по методу высоких колонн [6], предварительно заполняемых зольной пуль пой с концентрацией С = 0,2. В результате осаждения частиц из пульпы в колонне формируется полностью водонасыщенный слой золы высотой около 1,5 метров (с влажностью Wн ), после чего через штуцер, расположенный в нижней части колонны, сливают в течение нескольких дней вытекающую из нее воду. Процесс водоотдачи можно форсировать принудительным вакуумированием испытываемого слоя золы.

По окончании водоотдачи производят отбор золы (через специальные, закрытые до этого отверстия) для последующего определения их весовой влажности Wк.

Для золы Анадырской ТЭЦ (при плотности d= 0,95 г/см3):

Wн = 0,62 и Wк = 0,54, т.е. в результате гравитационного дренирования влажность этой золы уменьшилась всего на 8 %. Следовательно, коэффициент ее водоотдачи µ = 0,0076.

Определение коэффициента фильтрации ЗШМ Коэффициент фильтрации определялся расчетами по известным фор мулам [7] и экспериментально с использованием пермеаметров [6].

Результаты определения коэффициента фильтрации золы по формулам и прямыми испытаниями ее образцов оказались весьма близкими к при нятому для расчетов значению К= 0,85 м/сут (при tw = 7 0С).

Заметим, что при выборе конструктивно-технологических схем осу шения водонасыщенных ЗШМ надо также иметь ввиду, что пассивное капил лярное поднятие воды в них достигает 1 м.

Рекомендуемые схемы дренажного обустройства отстойников Дренажное обустройство отстойников для предварительного частич ного осушения находящегося в них ЗШМ необходимо проектировать и осуществлять с учетом следующих требований:

дрены надо располагать таким образом, чтобы гидравлические уклоны фильтрационного потока в толще золошлакового материала оказались дос таточными для осушения этого материала в течение недели;

дренажная система должна быть конструктивно простой и выполняться из доступных и недорогих материалов, легко ремонтируемой и, вместе с тем, хорошо защищенной от механических повреждений при удалении ЗШМ из отстойника;

должно быть обеспечено быстрое оттаивание дренажной системы перед включением ее в работу.

Применительно к характерным для Анадырской ТЭЦ условиям, дре нажное обустройство отстойников можно осуществить в двух вариантах, каждый из которых будет соответствовать указанным требованиям. Конст рукция дренажей поясняется схемами на рис. 2 и 5, из которых видно, что в первом варианте реализуется схема одностороннего коллекторного дренажа, располагаемого в нижней части внутреннего откоса ограждающей дамбы, а во втором варианте дренаж выполняется в виде системы заполненных крупными галечниками траншей, расположенных на дне отстойника. При этом в конструкции фильтра предусматривается использование геосин тетического полотна и слоя золы. От механических повреждений дренаж защищен закрепленными на шпальной выкладке рельсами.

Во многих случаях, особенно на предварительных стадиях разработок проекта, допустимо производить оценку продолжительности осушения Рис. 5. Конструкция дренажа комплекса обезвоживания 1 - дренажная траншея, заполненная промытым галечником крупностью 20-40 мм;

2 - оболочка из геосинтетической ткани (геотекстиля);

3 - засыпка из золы;

4 - маячные ограничители (рельсы);

5 - шпалы;

6 - поперечные трубчатые дрены;

7 - трубчатый коллектор для сбора дренажных вод.

расчетными методами, используя для этого известные в теории фильтрации решения [7].

Например, для первого варианта дренирования время осушения толщи ЗШМ с характерным для нее отношением H0/НХ-L (рис.2):

H0 / HX L t=, (3) KH0 ( L) mL для второго варианта (при донном расположении дрен) время осушения можно оценить по формуле:

Tn B t= 1 +, (4) K H0 T где Т - толщина осушенного слоя золошлакового материала;

K и n - коэф фициент фильтрации и пористость материала;

Н0 - высота заполнителя отстойника золошлаковым материалом.

При детальном проектировании время осушения целесообразно оп ределять моделированием процесса с помощью компьютерных технологий [8].

Технологические режимы эксплуатации КО Эксплуатация комплекса обезвоживания ЗШМ включает:

ежедневное начало намыва в опорожненную секцию КО, полезный объем которой Vп соответствует объему пульпы, втекающей в эту секцию за период двухсменной работы земснаряда, с тем, чтобы перелив осветленной воды через водосбросной колодец полностью отсутствовал во время намыва (т.е. V(x) = 0);

осаждение твердых частиц в ночное время, когда земснаряд не работает, и медленный слив осветленной воды с целью опорожнения секции примерно на половину ее полезного объема.

Время, требуемое для обеспечения высокого осветления пульпы (99 %), определялось по результатам моделирования процессов осаждения ЗШМ на примере Анадырской ТЭЦ и составило от 1,5 часов в первые сутки намыва до 10 часов в последние сутки намыва. Удаление осветленной воды должно осуществляться через водоотводящую систему (водосбросной колодец или плавучую насосную станцию) очень медленно с тем, чтобы скорость течения осветленной воды по направлению к водосбросному колодцу не превышала бы размывающую золошлаковые отложения скорость, т.е. V(х)Vр. Это достигается уборкой сначала шандор у трех сторон колодца, а затем - распо ложенных ниже (или через щелевой водосброс) до достижения заданного минимального уровня воды в отстойном пруде.

Время, необходимое для слива осветленной воды из секции, опре деляется по формуле:

t = V/Q, (5) где V=1/2Vп - объем осветленной воды, подлежащий удалению из секции перед возобновлением очередного намыва;

Q = mb 2 g H0 - расход освет 3/ ленной воды для случая прямоугольного водослива [9].

Согласно расчетам, среднее время удаления воды составит 6 часов.

Расчеты, выполненные для обоснования рабочего проекта КСЗ Ана дырской ТЭЦ, показали, что для накопления на одной секции длиной 100 м требуемого объема ЗШМ (2200 м3) необходимо в первые сутки вести намыв в течение 16 часов с помощью земснаряда производительностью 330 м3/ч по пульпе. Далее, в ночное время, идет отстой процесс осветле ния оборотной воды (от 1,5 до 10 часов) с последующим понижением уровня воды секции до половины ее объема.

Следующие 6 суток земснаряд работает в одну смену с обязательным последующим отстоем и снижением уровня воды в секции наполовину. Такое последовательное чередование намыва ЗШМ в режиме наполнения и дальнейшего отстоя позволяет добиться высокой степени осветления на малогабаритных секциях КО.

Дренирование ЗШМ В течение всего периода намыва ЗШМ дренажная система должна быть отключена. Она включается в работу только после максимального понижения уровня воды в отстойном пруде. Время частичного осушения намытых отложений, определенное расчетным путем [8], должно выдерживаться строго в соответствии с технологическим графиком работы КО. Дренирование золо шлаковых отложений рекомендуется осуществлять за счет двух ниток лен точного дренажа, уложенного в основание КО (рис.5). Время осушения отложений, согласно расчетам, составляет от 3 до 5 суток.

После окончания сезонной эксплуатации КО дренажная система дол жна быть осушена, а секции тщательно очищены от ЗШМ. Для северных регионов России в начале каждого летнего сезона необходимо предусмат ривать дополнительные мероприятия по ускорению оттайки дренажной системы, которая может располагаться как в основании секции, так и в теле ограждающих дамб (рис.2). Это может быть и предварительный налив пульпы в секции КО за 10-20 суток до начала плановой эксплуатации комплекса, и электрообогрев торцевых участков дренажной системы. Причем время и интенсивность воздействия электрообогрева должно определяться теплотехническими расчетами, чтобы не допускать неконтролируемое оттаивание тела дамбы или основания секций КО.

Контроль протаивания дренажа, промораживания и протаивания оснований КО осуществляется по системе мониторинга.

Разгрузка секций КО от ЗШМ После окончания процессов намыва и осушения отложений начинается разгрузка секции КО от ЗШМ в соответствии с технологическим графиком.

С этой целью рекомендуется использовать одноковшовые экскаваторы или краны, оборудованные грейферным ковшом, а также бульдозеры, вы полняющие в том числе окончательную доработку и зачистку секций от ЗШМ.

Экскаваторы или краны должны иметь такую длину стрелы, которая позволит вести разработку намытых отложений с гребня ограждающих дамб. ЗШМ отгружается на автотранспорт, который также перемещается по дамбам КО с дальнейшей транспортировкой и разгрузкой в насыпное хранилище.

Продолжительность и чередование операций по намыву, осушению и разгрузке ЗШМ из секций КО должно вестись строго в соответствии с кален дарным графиком при постоянном контроле за технологической дисцип линой. Соблюдение этого требования обеспечит высокую производи тельность КО и переработку ЗШМ требуемых объемов.

Выводы 1. Для северных регионов России при сложных инженерно-геокри ологических условиях (на сильнольдистых или водопроницаемых после оттаивания основаниях) разработана комбинированная система золоудаления ТЭС, новым звеном которой является грунтовый комплекс обезвоживания ЗШМ, возводимый на мерзлом основании.

2. Комплекс обезвоживания ЗШМ, предназначенный для достижения ЗШМ оптимальной влажности, с точки зрения технологии погрузо-раз грузочных работ и складирования материала, представляет собой мало габаритное гидротехническое сооружение, состоящее из 3-х и более секций, в которых последовательно осуществляются операции по намыву, частичному осушению и удалению ЗШМ.

3. Выполнено расчетно-экспериментальное обоснование конструкций и технологий строительства и эксплуатации КО, включающее изучение закономерностей осаждения частиц золошлаковой пульпы, оценку интен сивности слива воды из секций, определение коэффициентов водоотдачи и водопроницаемости ЗШМ, выбор рекомендуемых дренажных устройств, а также обоснование процессов дренирования.

4. Для обеспечения надежной работы дренажной системы предложены мероприятия по ускорению оттаивания дренажей (предварительный налив теплой пульпы и электрообогрев), обоснованные теплотехническими рас четами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Корытова И. В., Кривоногова Н. Ф. Основные положения проектирования намывных хранилищ ЗШМ, расположенных в Северной строительно-климатической зоне // Гидротехническое строительство. - 1995. - № 4. - С. 24-30.

2. Корытова И. В., Кривоногова Н. Ф., Кауфман С. А. Новое в технических решениях по удалению и складированию золошлаков в Северных регионах России // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева / Сборник научных трудов. - 1997. - Т. 231. - С. 481-491.

3. СНиП 2.02.04.88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. - М.:

Стройиздат, 1989.

4. Золошлаковые материалы и золоотвалы / Под ред. В.А. Мелентьева. - М.: Энергия, 1978.

5. Добкин Э. Л. Инженерный метод расчета отстойных прудов золоотвала // Извес тия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева / Сборник научных трудов. - 1973. - Т. 101. - С. 116-127.

6. Рекомендации по методике лабораторных испытаний грунтов на водо проницаемость и суффозионную устойчивость: П49-90 / ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. - Л., 1991.

7. Аравин В. И.,.Нумеров С. Н Фильтрационные расчеты гидротехнических сооружений. - М.: Стройиздат, 1948.

8. Кветная И. А., Гусакова И. Н., Савельева Ю. Ю. Оптимизация схем дре нирования намытых золошлаковых отложений ТЭС, расположенных в северных регионах России, на базе численного моделирования фильтрационных полей // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева / Сборник научных трудов. - 1999. - Т. 235. - С. 142-148.

9. Чугаев Р. Р. Гидравлика. - Л.: Энергия, 1971.

УДК 621.182.9+624.131. Инж. Г.А. Чугаева, инж. Е.А. Филиппова ВЛИЯНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛА И ОСНОВАНИЯ ЗОЛООТВАЛОВ НА ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ Устойчивость грунтового откоса в общем случае определяется :

физико-механическими характеристиками грунтов, слагающих откос и его основание;

конфигурацией откоса (высотой, шириной по гребню, коэффициентом откоса);

действующими на откос силами (собственный вес, фильтрационные, сейсмические, динамические силы, внешние нагрузки на гребне и откосе и т. п.);

условиями строительства и эксплуатации откосного сооружения.

Особенности золоотвалов, заключающиеся в том, что в период эксп луатации сооружения увеличиваются его размеры, изменяются свойства материалов, слагающих тело откоса, изменяются действующие силы, в частности, обусловленные собственным весом и фильтрацией, вызывают большие трудности при проектировании, а также необходимость ис пользования аналогов.

Назначение размеров первичной дамбы и определение оптимальных размеров всего золоотвала (общей высоты и крутизны наружного откоса) производятся на начальном этапе проектирования, когда данные о свойствах намываемого золошлакового материала (ЗШМ) могут отсутствовать. Состав определяющих конструкцию золоотвала расчетных случаев исследован нами и приведен в [1].

В данной работе проанализировано влияние прочностных свойств ма териала на устойчивость откосов, имеющих различную высоту и крутизну, приводятся конкретные рекомендации по конструкции таких сооружений.

Выполнена серия расчетов устойчивости откосов по методу ВНИИГ-Терцаги, реализованному в программе на ПЭВМ, позволивших оценить взаимное влияние прочностных характеристик на устойчивость сооружений.

Анализ результатов этих расчетов, выполненных для откосов раз личной крутизны и высоты в широком диапазоне прочностных характе ристик, позволил выявить некоторые закономерности.

Величина коэффициента устойчивости Ks при поиске наиболее опас ной поверхности сдвига определяется по зависимости [ 2 ] R Ks =, F где F- расчетное значение обобщающего силового воздействия;

R – расчетное значение обобщенной несущей способности системы сооружение-основание.

В расчетах по способу круглоциллиндрических поверхностей сдвига:

n n F = M a = r ai Si, R = M n = r ni Si, 1 где Ма - момент активных сил;

Мn - момент сил предельного сопротивления;

r - радиус дуги сдвига;

ai - касательное напряжение на элементе дуги Si ;

ni - предельное удерживающее касательное напряжение, определяемое согласно формуле Кулона :

ni = ni tg i + ci, где ni – нормальное напряжение на участке дуги сдвига, обусловленное действующими нагрузками;

i и с i - соответствующие значения угла внутреннего трения и сцепления (прочностные характеристики материала).

При оценке устойчивости на основе расчетов напряженно-дефор мированного состояния могут использоваться предельные значения каса тельных напряжений как функция нормальных напряжений вдоль рассмат риваемой дуги сдвига.

В используемых в настоящее время методиках исследования проч ностных свойств грунтов на сдвиговых приборах и приборах трехосного сжа тия в результате статистической обработки результатов испытаний опре деляются расчетные величины и с (I и сI при доверительной вероятности = 0,95) [3].

При исследовании влияния прочностных характеристик отдельно рас смотрено влияние угла внутреннего трения тела и основания на устойчивость откоса, поскольку влияние этого фактора не зависит от высоты сооружения.

Для откосов различной крутизны (m = 2,0 ;

2,5 ;

3,0 ;

3,5 ;

4,0 ;

4,5 ;

5,0) выполнены расчеты устойчивости при различных значениях угла внутреннего трения тела и основания откоса. По результатам расчетов построены графики, позволяющие в первом приближении назначить крутизну откоса в зависи мости от характеристик тела и основания дамбы.

Кs 1, 1, 1, 0, 0, 10 15 20 Рис. 1. Графики зависимости коэффициента устойчивости Кs откоса от углов внутреннего трения ЗШМ и грунта основания (m = 4,0) Условные обозначения: - водонасыщенный откос на водонасыщенном основании;

- сухой откос на водонасыщенном основании;

- сухой откос на сухом ом основании (естественная влажность).

На рис. 1 в качестве примера представлены такие графики для откоса m = 4,0. Для обеспечения нормативной устойчивости сухой откос может быть осуществлен на основании, для грунта которого угол внутреннего трения больше 10°, причем, угол внутреннего трения грунта тела дамбы т должен быть больше 14-15°. Полностью водонасыщенный откос такой крутизны, (что может иметь место в период намыва сооружения), можно осуществить уже на основании, для которого угол внутреннего трения больше 18°, а тела больше 28-30°.

Такие графики, построенные для всего диапазона встречающихся в практике откосов и грунтов, легко использовать на предварительных этапах проектирования.

Специально ставился вопрос о влиянии величины сцепления на устой чивость откоса в зависимости от его высоты. Известно, что для грунтовых сооружений небольшой высоты сцепление может оказаться определяющим фактором при назначении крутизны откосов. Для количественной оценки влияния сцепления на устойчивость откоса была выполнена серия расчетов для откосов различной крутизны и высоты с различными физико-меха ническими характеристиками грунтов тела откоса на прочном основании. В качестве примера на рис. 2 представлены графики зависимости коэффи циента устойчивости от величины сцепления для откосов различной высоты (Н = 5,0;

10,0;

30,0 м) при m = 2,5. Очевидно, что для откосов небольшой высоты Н = 5,0-10,0 м, сцепление является определяющей величиной в расчетах коэффициента устойчивости. Для откосов высотой 30,0 и более метров влияние сцепления не более 10-20% в численном значении коэффициента устойчивости.

Кs 2,2 Н=5,0 м Н = 10,0 м 2, 1, H=30,0 м 1, 1, 1, 1, 0, МПа 0 0,004 0,008 0,012 0,016 0,020 0,024 0,028 С, Рис. 2. Графики зависимости коэффициента устойчивости Кs = f (т, cт;

Н) для откоса m = 2,5.

Используя указанные графики, можно на конкретных примерах показать, как связана устойчивость откоса различной высоты с величиной сцепления. Откос высотой 10,0 метров ( m = 2,5 ) при угле внутреннего трения = 15,0° находится в состоянии, близком к предельному равновесию (Кs = 1,0 ), когда с = 0,005 МПа. Такой же откос высотой 30,0 метров находится в состоянии предельного равновесия при с = 0,01 МПа.

Анализ серии выполненных расчетов позволил определить коли чественную границу степени влияния сцепления грунта на устойчивость откосов сооружения. По результатам выполненных расчетов построены гра фики зависимости коэффициента устойчивости от рассмотренных пара метров.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Пантелеев В. Г., Павчич М. П., Чугаева Г. А., Бодрова А. В., Филиппова Е. А.

Состав расчетных случаев при анализе устойчивости откосов грунтовых сооружений различного назначения // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева / Сборник научных трудов. Т. 231. - 1996. - С. 381-390.

2. Плотины из грунтовых материалов: СНиП 2.06.05-84*. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991.

3. Основания гидротехнических сооружений: СНиП 2.02.02-85. – М.: ЦИТП Гос строя СССР, 1988.

УДК 626/627 : 502. Канд.техн.наук С.В. Сольский, канд.техн.наук С.Г. Гордиенко, вед. инж.Н.Я. Никитина, канд.техн.наук Д.П. Самофалов МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЗАЩИТЕ ПРИРОДНЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ, ЭКСПЛУАТАЦИИ И КОНСЕРВАЦИИ НАКОПИТЕЛЕЙ И ХРАНИЛИЩ ЖИДКИХ, ТВЕРДЫХ И ПАСТООБРАЗНЫХ ОТХОДОВ Анализ отечественной и зарубежной литературы, опыт экспертиро вания проектов, участия в проектировании, обследования разнообразных природоохранных объектов, накопленный за последние годы в лаборатории фильтрационных исследований ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», позволяет выделить следующие основные черты отечественных эксплуатирующихся накопителей и хранилищ отходов (полигоны захоронения промышленных токсичных отходов, свалки твердых бытовых отходов (ТБО), хвостохра нилища, шламонакопители, накопители-отстойники сточных вод, химически загрязненные территории промышленных зон, хранилища радиоактивных отходов и др.), в первую очередь, располагающих напорным фронтом [1-3]:

постоянное увеличение общего объема загрязняющих веществ на ограниченной территории;

совмещение строительства и эксплуатации;

наличие прямого контакта отходов с атмосферными осадками;

фильтрация загрязненных вод из массы отходов за пределы накопи телей и хранилищ;

высокая доля гидродинамических аварий с выбросом за пределы нако пителей и хранилищ загрязненных вод и селя отходов.

В этой ситуации наиболее уязвимыми, с точки зрения потенциальной возможности загрязнения, оказываются природные (поверхностные и подземные) воды.

Поверхностные воды - водные объекты хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения считаются загряз ненными, если показатели состава и свойств воды в пунктах водопользования изменились под прямым или косвенным влиянием хозяйственной деятельности, бытового использования и стали частично или полностью не пригодными для водопользования. В случае одновременного использования водного объекта или его участка для различных нужд населения и народного хозяйства к составу и свойствам поверхностных вод предъявляются наиболее жесткие нормы и требования из числа установленных.

Подземные воды считаются загрязненными, если под воздействием хозяйственной деятельности произошли изменения качества воды (физи ческих, химических, биологических свойств) по сравнению с ее естественным состоянием, которые делают эту воду непригодной для использования.

Понятие «загрязнение подземных вод» относится прежде всего к водам питьевого назначения.

В общем случае природные воды районов размещения хранилищ (накопителей) отходов могут подвергаться комплексному (санитарно-гигие ническому, химическому, техническому и радиоактивному) загрязнению и нуждаются в защите.

Под защитой вод от загрязнения понимается комплекс мероприятий, обеспечивающих нормальное состояние водных объектов (в соответствии с существующим водным законодательством) в условиях интенсификации водопользования. Указанный комплекс, помимо нормирования качества природных вод и сокращения объемов сбросов загрязненных стоков, в ка честве основного элемента содержит систему инженерной защиты природных вод. Нами для основных стадий жизнедеятельности накопителей и хранилищ отходов (проектирование, строительство, ввод в эксплуатацию, эксплуатация, реконструкция, восстановление, консервация и ликвидация) сформулирован ряд общих принципов в отношении формирования комплекса инженерных мероприятий защиты от загрязнения природных вод [2]:

1. Минимизация объема поверхностного стока, формирующегося на территории накопителя (хранилища) отходов, контактирующего с раство римой твердой фазой или смешивающегося с жидкой фазой.

2. Разделение различных по качеству поверхностных вод, формирую щихся на различных участках территории накопителя (хранилища) отходов, с учетом возможностей по их сбросу в естественную русловую сеть и внешние сети канализации, очистке, выпариванию и др.

3. Разделение поверхностного и подземного (дренажного) стока, с уче том их качества.

4. Создание условий для уменьшения коэффициента стока за счет уве личения испарения с использованием эффекта продуваемости территории, транспирации зелеными насаждениями (с подбором оптимальных травосмесей), созданием искусственных поверхностей с южной экспозицией и пр.).

5. Уменьшение снегозапасов на территории за счет снегозадержания за ее пределами, обеспечения условий для выдувания снега и повышения испарения со снежной поверхности, а также передувания на менее загряз ненные участки территории.

6. Использование особенностей естественного геогидрогеологического комплекса в составе конструкции защиты природных вод: водоупорные свойства подстилающих горизонтов, напорность подземных вод и др.

7. Использование естественных условий района размещения на копителей (хранилищ) отходов для создания гидробарражных систем, полностью предотвращающих поступление загрязненных подземных вод за пределы их территории.

8. Использование сорбционной способности грунтов основания и мате риалов противофильтрационных конструкций по отношению к основным веществам-загрязнителям.

9. Максимальное использование природного потенциала биологи ческой очистки, в первую очередь, самоочищающей способности естествен ной русловой сети и создание каскадных систем биоочистки сточных вод.

10. Регулирование уровенного режима грунтовых вод на территории накопителей (хранилищ) отходов путем устройства противофильтрационных или дренажных сооружений за пределами этой территории.

11. Использование гидрологических характеристик поверхностей и русловой сети для регулирования качества стока в замыкающем створе с учетом времени добегания от распределенных по площади локальных источников загрязнения.

Для реализации (или оценки возможности реализации) этих прин ципов необходимо также учитывать основные техногенные, физико химические и природно-экологические факторы, складывающиеся в районе размещения территории рассматриваемого накопителя (хранилища) отходов, а также социально-экономическую эффективность природоохранных ме роприятий (ПОМ). Апробация этих принципов осуществлена в лаборатории фильтрационных исследований в 1996-1998 гг. для объектов обращения с жидкими, твердыми и пастообразными отходами в различных природно климатических условиях. Объектами конкретной реализации указанных принципов являются следующие.

1. Производственная база на ст. Дача Долгорукова в Санкт-Петербурге Территория землеотвода под строительство производственной базы площадью 5 га загрязнена тяжелыми металлами и органическими токсикан тами. Состояние поверхности рассматриваемой территории с обилием многочисленных замкнутых понижений создает благоприятный режим для загрязнения природных вод за счет инфильтрации атмосферных осадков через свалочные массы. Приуроченность территории к Приневской низмен ности с общим уклоном к р. Неве создавала реальную угрозу загрязнения природных вод токсичными веществами I класса опасности.

Исследования, проведенные ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, показали, что кардинально уменьшить загрязнение природных вод за пределами терри тории базы можно путем снижения инфильтрации через свалочные массы и понижения уровней грунтовых вод на площадке.


Потенциальная опасность существующих загрязнений не позволяет произвести перемещение свалочных масс на территории объекта или удаление их за пределы рассматриваемой площади. В связи с этим на основе комплексных исследований было принято решение о локализации свалочных масс на месте без перевалки с использованием особенностей строения естественного геологического комплекса: неглубокого (до 2-3 м) залегания местного водоупора с коэффициентами фильтрации порядка n 10 cм/с.

Основными мерами, позволяющими в значительной степени снизить негативное влияние рассматриваемой территории на окружающую среду, были признаны:

тщательная планировка свалочных масс и закрытие их сверху водо непроницаемым экраном;

ограждение основания площадки по периметру для исключения перетоков подземных вод за пределы контуров площадки и внутрь ее путем устройства пассивной или активной завесы.

Гидрогеологические расчеты пассивной противофильтрационной за весы в виде водонепроницаемой диафрагмы показали, что при использовании данной конструкции возможно обводнение свалочных масс и перелив загрязненных вод через диафрагму. Альтернативный вариант использования активной завесы в виде конструкции, состоящей из трубчатого горизон тального дренажа с засыпкой дренажной траншеи хорошо фильтрующим материалом, позволяет полностью исключить фильтрационные утечки через контур производственной базы.

Конструкции экранов в виде водонепроницаемых покрытий были ре комендованы гибкими, однослойными из глинистых грунтов или пленочных противофильтрационных покрытий.

Разработана конструкция сопряжения защитных экранов с транспор тирующей сетью лотков для отвода поверхностного стока.

Расчет эффективности мероприятий по охране поверхностных и под земных вод от загрязнения на объекте показал, что использование пред лагаемых технических решений позволит сократить сток загрязненных вод в 5 раз (с 24000 до 4500 м3 в год) при значительном снижении концентрации загрязняющих веществ, позволяющем произвести их дальнейшую доочистку на очистных сооружениях.

2. Приморская свалка твердых бытовых отходов в квартале 57-Ж Санкт-Петербурга Бывшая Приморская свалка, находящаяся в северо-западной части Санкт-Петербурга, занимает площадь около 200 га. В связи с застройкой данной территории свалочный субстрат в 80-е гг. постепенно перемещался с осваиваемых территорий в район квартала 57-ж и складировался на площа ди 8 га в виде отвала высотой около 10 м.

В связи с отказом от варианта вывоза свалочных масс было принято решение о локализации Приморской свалки с проведением мероприятий по защите прилегающих территорий от загрязненных подземных и поверхнос тных вод, формирующихся в пределах размещения основной массы твердых бытовых отходов.

Приморская свалка характеризуется отсутствием предварительной ин женерной подготовки по предотвращению фильтрационных утечек, что при вело к рассеиванию загрязняющих ингредиентов (ртути, цинка, молибдена, хрома и т.д.) на окружающую территорию. Радиус ареала влияния свалки ТБО превышает 300 м.

Разведочным бурением грунтов на участке свалки и прилегающей тер ритории установлено наличие на глубине 2-3 м прослойки слабопро ницаемых глинистых грунтов средней мощностью 6,5 м.

Исследования геофильтрационной обстановки в районе размещения Приморской свалки показали, что геохимическая ситуация на прилегающих к свалке территориях может быть улучшена путем локализации свалочных масс на месте и экранированием их поверхности.

С целью минимизации влияния свалочного субстрата на природную обстановку предложена следующая система инженерных решений:

устройство по периметру свалки ТБО противофильтрационной завесы или зуба из уплотненного глинистого грунта, смыкающегося с водоупорным глинистым основанием;

обеспечение свободной боковой разгрузки внутриотвальных вод через примыкающий к внутренней стороне зуба или стенки в грунте трубчатый дренаж из асбесто-цементных труб диаметром 200 мм с фильтровой обсыпкой из песчано-гравийного грунта с выпуском их в бассейн-накопитель дре нажных вод для дальнейшего направления в канализационный коллектор;

устройство с внешней стороны противофильтрационной завесы отк рытого коллектора для перехвата поверхностных вод с экранированного отва ла и прилегающих территорий;

экранирование толщи свалочных масс с поверхности слоем уплот ненного глинистого грунта с одерновкой и системой водосборных лотков.

Комплекс рекомендуемых инженерно-технических решений позволит надежно изолировать экологически опасную территорию Приморской свалки и улучшить геохимическую ситуацию в прилегающих к ней районах.

3. Золошлакохранилище №2 Аркагалинской ГРЭС, Магаданская область Природно-климатические условия местоположения Аркагалинской ГРЭС отличаются суровой продолжительной зимой, коротким жарким летом, сплошным развитием многолетнемерзлых пород, прорезаемых таликами вдоль крупных рек.

Площадка золошлакохранилища №2 занимает участок речной террасы и нижнюю часть коренного склона долины р. Мяунджа. Основание соору жения представлено песчано-гравийно-галечниковыми многолетнемерзлыми грунтами, за исключением центральной части основания ограждающей дамбы и прилегающей зоны ложа золошлакохранилища шириной 50 м, где отмечается талик мощностью до 30 м, смыкающийся с подрусловой талой зоной р.Мяунджа.

Ограждающая дамба золошлакохранилища №2 возведена лишь частично, на высоту 2-7 м, из песчано-гравийно-галечниковых грунтов ложа.

По проекту предусматривался возврат осветленной воды из золо шлакохранилища для технических нужд Аркагалинской ГРЭС с возведением соответствующего комплекса сооружений. На основе результатов хи мического анализа воды ГЗУ Аркагалинской ГРЭС было высказано предложение об использовании прямоточной схемы ГЗУ с осуществлением регулируемого и контролируемого сброса воды из золохранища в природные водные объекты. При этом возникла задача о минимизации воздействия загрязняющих веществ, содержащихся в отстойных водах золошлако хранилища, на окружающую среду в условиях работы золошлакохранилища по прямоточной схеме.

В результате выполнения теплотехнических, фильтрационных и водно балансовых расчетов золошлакохранилища и изучения гидрологического режима р.Мяунджа был рекомендован следующий комплекс мероприятий, обеспечивающих нормативное качество воды в водоприемнике:

создание трехсекционного золошлакохранилища с использованием мерзлого и талого принципов его эксплуатации;

выделение временного пускового комплекса в виде первоочередной секции №1 с организацией регулируемых сбросов при прямоточной схеме ГЗУ, увязанных с гидрологическим режимом р. Мяунджа;

в период временной эксплуатации секции №1 завершение работ по созданию водозаборной и дренажно-противофильтрационной системы с возвратом дренажных вод в золошлакохранилище;

в секции №2, эксплуатируемой по талому типу, экранирование осно вания и откосов дамб слоем суглинка толщиной не менее 0,5 м;

эксплуатация секции №3 только по мерзлому типу в связи с наличием в грунтах основания локальных пластов и линз льда мощностью до 9 м;

режим эксплуатации золошлакохранилища по технологии, предус матривающей заполнение секций в зимний период со сбросом осветленной воды из отстойного пруда в периоды, совмещенные с наиболее водными фаза ми гидрологического режима р. Мяунджа, обеспечивающими нормативное качество воды в контрольном створе рассматриваемого водоприемника;

организация системы мониторинга за температурным, фильтра ционным и геохимическим режимами золошлакохранилища и прилегающей территории.

Двухгодичные циклы осушения каждой из секций золошлако хранилища гарантируют качественный состав вод в водоприемнике после смешения с осветленными водами, удовлетворяющий требованиям, предъявляемым водопользователями, и обеспечивают надежную эксплуа тацию золошлакохранилища по мерзлому типу.

4. Участки буровых работ на Харьягинском нефтяном месторождении в бассейне р. Колвы, Республика Коми Участки буровых работ на нефть располагались в пределах водо раздельного склона, третьей надпойменной террасы и в непосредственной близости от русла р. Колвы, являющейся притоком р. Печоры.

Производство буровых работ на нефтяных месторождениях сопряжено с использованием больших объемов буровых растворов, которые совместно с отходами бурения образуют твердые и жидкие отходы, складируемые в шламонакопителях-отстойниках. Жидкая фаза буровых растворов фильтрует через откосы и дно котлованов-отстойников за счет перепада напоров между уровнем жидкости в шламонакопителях и уровнем свободной поверхности грунтовых вод на прилегающих территориях, вызывая загрязнение под земных и поверхностных вод, питающих р. Колву. Проведенные иссле дования показали, что содержимое котлованов-отстойников представляет экологическую опасность при сбросе буровых сточных вод в р. Колву.

Для снижения негативного влияния сточных вод с территорий участков буровых работ на качественный состав природных вод в р. Колве был про веден комплекс гидрохимических и гидрологических исследований, на основе которых был сделан вывод о возможности соблюдения нормативов качества воды в реке-водоприемнике путем использования ее естественной асси милирующей способности по растворению и трансформации загрязняющих веществ. По результатам исследований были обоснованы и рекомендованы:

график организованных сбросов в водоприемник осветленных сточных вод, обеспечивающий экологическую безопасность водной экосистемы;

оптимальная схема размещения котлованов-отстойников;

скорректированный в соответствии с условиями формирования стока на месторождении график проведения буровых работ;

комплекс противофильтрационных мероприятий по уменьшению неор ганизованных фильтрационных утечек из котлованов-отстойников.

Разработанная методика оценки и регламентирования загрязнений поверхностных вод при производстве буровых работ на месторождении позволит существенно снизить их влияние на водную экосистему р. Колвы.


Кроме этого, разработаны системы инженерной защиты полигона захо ронения промышленных токсичных отходов “Красный Бор”, объекта захо ронения специальных отходов на береговой технической базе в губе Андре ева (Баренцево море) и обустройства территории золоотвала ТЭЦ-14, для временного складирования грунтов дноуглубления р. Фонтанки.

Выводы 1. Предложены методические основы разработки технических решений по защите природных вод от загрязнения при проектировании, эксплуатации и консервации накопителей и хранилищ жидких, твердых и пастообразных отходов, позволяющие выбрать оптимальный, с экологической точки зрения, вариант водоохранных мероприятий, максимально учитывающий специ фические особенности отходов, конструкции хранилища (накопителя), технологии хранения (переработки) отходов, техногенных и природно-клима тических условий района размещения.

2. Приведены примеры реализации предлагаемого методического под хода, выполненные для широкого спектра объектов, существенно отли чающихся друг от друга по виду и характеру отходов и загрязнения при родных вод в различных техногенных и природно-климатических условиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Сольский С. В., Жиленков В. Н. Конструктивные мероприятия по защите от загрязнения поверхностных и грунтовых вод рекультивируемого полигона для захоронения промышленных токсичных отходов // Материалы семинара «Строительство и рекультивация полигонов для захоронения бытовых и промышленных отходов». - М.: МГСУ, центр “Экорис”, 24-26 апреля 1996 г.

2. Гордиенко С. Г., Никитина Н. Я., Сольский С. В., Самофалов Д. П.

Методические основы разработки технических решений по защите природных вод от загрязнения при проектировании, эксплуатации и консервации накопителей и хранилищ жидких, твердых и пастообразных отходов // Материалы III Международной конференции “Управление качеством окружающей среды”.- М., 1997.

3. Беллендир Е. Н., Никитина Н. Я., Сольский С. В. Защита природных вод в районах размещения объектов обращения с отходами // Тезисы докладов научных чтений “Белые ночи”. МАНЭБ. -СПб, 1997.

УДК 628. Канд. техн.наук. Сольский С.В., канд.техн.наук Самофалов Д.П.

ОБОСНОВАНИЕ ВОДООБУСТРОЙСТВА И КОНСТРУКЦИЙ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ГРУНТОВЫХ ВОД РЕКУЛЬТИВИРУЕМОГО ПОЛИГОНА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЖИДКИХ ТОКСИЧНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ В настоящее время актуальными являются вопросы, связанные с ох раной природной среды от воздействия предприятий по переработке и захо ронению промышленных токсичных отходов. В лаборатории фильтра ционных исследований ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева» разработан подход к рекультивации полигонов хранения жидких промышленных отходов.

Рассмотрим пример.

Полигон представляет территорию, имеющую форму прямоугольника площадью около 75 га, на которой расположены котлованы-карты глубиной до 20 м, уже заполненные или заполняемые жидкими токсичными отходами.

Кроме того, на территории полигона расположены печи для сжигания отходов, административные и другие служебные здания.

Вокруг полигона прорыт обводной канал, глубиной от 2 до 4 метров.

Сток из канала поступает в мелиоративный канал, который в свою очередь транспортирует сток в природные водотоки. Поверхность площадки полигона сложена озерно-ледниковыми отложениями, представленными песками, преимущественно мелкозернистыми, пылеватыми, местами супесями, суглинками в виде линз, с редким включением гравия и валунов в основании слоя. Мощность песков изменяется от 0,4 до 2,0 м. Почти повсеместно пески перекрыты техногенными образованиями: смесью песка, глин, строительного мусора. Пески водоносны, к ним приурочен грунтовый водоносный горизонт, слабой водообильности. Уровень воды подвержен значительным сезонным колебаниям. Нижним водоупором служат моренные суглинки. Моренные суглинки залегают под озерно-ледниковыми песками на глубине от 1 до 4 м от поверхности. В естественном состоянии суглинки плотные, от твердой до тугопластичной консистенции. По гранулометрическому составу они легкие, пылеватые с содержанием гравия и валунов до 15%, достаточно однородны по минералогическому составу.

Моренные суглинки покрывают породы нижнего кембрия, представ ленные лонтовасской свитой голубовато-зеленых пород, известных в геоло гической литературе под названием «синие» или кембрийские глины. Мощ ность толщи в пределах полигона прогнозируется около 70 м.

Анализ положения кровли синих глин и их водно-физических свойств [3] позволяет считать, что в районе полигона водообмен подземных вод через толщу глин маловероятен. Коэффициент фильтрации синих глин не более 10-6 м/сут. Как установлено исследованиями, на контакте глин и промыш ленных стоков происходит кольматация поровых пространств, упрочнение структуры глин и пр. Это, в свою очередь, снижает проницаемость пород, препятствует проникновению промышленных стоков в их толщу. Загрязнение природных вод жидкими отходами из карт при их вертикальном проса чивании через толщу кембрийских глин на полигоне маловероятно.

Условия хранения и переработки токсичных жидких отходов на по лигоне характеризуются рядом специфических особенностей, создающих возможности для попадания в поверхностные и грунтовые воды загрязня ющих веществ и дальнейшего их транспорта по существующей сети повер хностных водотоков и подземным грунтовым потокам.

Как было указано ранее, жидкие отходы хранятся в картах (карты это копани с обвалованием на высоту 2-3 м). В ряде случаев они заполнены практически доверху. Наличие в покровных четвертичных отложениях песчаных прослоек ниже уровня жидких промышленных отходов, и высо кий уровень жидкости в картах приводит к фильтрации из карт в обводные каналы полигона. Возможны случаи поверхностных переливов из карт, а также загрязнение почвы при транспортировке отходов к печам, где происходит их выпаривание. Часть карт рекультивирована (засыпана). На этих картах возможно высачивание загрязненных вод по их периметру. В результате снеготаяния и дождей на полигоне образуется значительный поверхностный сток, при этом весь сток без разделения по загрязненности собирается в специальном пруде, из которого при его переполнении перекачивается за пределы полигона в кольцевой канал. Таким образом, происходит загрязнение поверхностных вод.

Так как полигон находится в зоне избыточного увлажнения, слой испарения значительно меньше слоя выпадающих осадков[2,3]. Как показали расчеты, за счет разбавления жидких промышленных отходов атмосферны ми осадками уровень жидкости в картах в среднем повышается в год на 15-20 сантиметров. (Здесь и далее расчеты выполнены для климатических условий Приневской низменности пригородной зоны Санкт-Петербурга). В ситуации, обусловленной подготовкой к рекультивации полигона, необходимо получить ответы на целый ряд вопросов, связанных с оценкой непос редственно водного режима территории.

Наиболее важные из них:

характер взаимодействия сформированного на полигоне стока с во дами естественных водотоков, в бассейне которых находится полигон;

сложившийся режим поверхностных и подземных вод на полигоне;

прогноз влияния рекультивации на режим поверхностных и грунтовых вод;

водохозяйственные расчеты, необходимые для обоснования проектных решений по защите природных вод от загрязнения.

Основные расчетные характеристики окружающей полигон террито рии могут быть получены по известным апробированным рекомендациям [47]. Наиболее важными гидрологическими характеристиками при обосновании проектных решений по рекультивации полигона являются характеристики водного режима непосредственно территории полигона.

Опробованных рекомендаций и методик по этому вопросу в настоящее время нет. В целях выяснения величины и генезиса стока с полигона была предпринята попытка получить стоковые характеристики на основе анализа водного баланса рассматриваемой территории. Принят следующий подход:

площадь полигона условно разбита на составляющие по признаку однородности стока. В первом приближении структура бассейна кольцевого канала может быть представлена в виде следующих стокообразующих комплексов.

1 - площадь дна и бортов канала - в сумме около 3,5 га. Практически все осадки, выпавшие на эту площадь, трансформируются в сток.

2 - площадь, примыкающая к каналу, впадающему в кольцевой в севе ро-восточной части у печей, - около 7,0 га. Эта площадь включает заболочен ный лес с копанью. Условия формирования поверхностного стока с этой территории идентичны условиям, присущим верховым болотам Северо Западной зоны, заросшим лесом.

3 - крутые склоны приканальной полосы, образованные грунтом ка вальеров при производстве земляных работ по устройству канала и рас крытые в сторону канала понижения на территории полигона, заросшие травянистой растительностью, непосредственно примыкающие к каналу.

Условия формирования стока на этих элементах рельефа можно считать соответствующим прирусловым склонам полевых водосборов рассмат риваемой зоны.

На территории полигона в сторону кольцевого канала раскрыто только небольшое число микропонижений, склоны насыпей рекультивированных карт и небольшой участок территории в западной части полигона. Площадь этой части бассейна кольцевого канала находится в пределах 3... 4 га.

За территорией полигона к указанному комплексу относится неширокая приканальная полоса. Площадь раскрытого в обводной канал макропони жения в северо-восточном углу полигона (до 2 га). Площадь небольшого (в предела 1 га) макропонижения на юге полигона. Площадь южных склонов отвалов четвертичных отложений и глин, расположенных примерно в средней части за северной границей полигона, не более 0,5... 1,0 га.

В совокупности часть водосборной площади кольцевого канала, на которой формируется прирусловой склоновый сток, можно оценить в 6 га.

4 - территория, занятая зданиями и покрытая бетоном либо асфальтом.

В северо-западной части этой территории сосредоточены основные административно-производственные здания и сооружения (админист ративный корпус, лаборатория, гаражи, котельная и пр.), между сооруже ниями грунт покрыт асфальтом или бетоном (рис.1).

Рис. 1. Схематический план полигона.

Всего площадь этого комплекса в северо-западной части составляет около 7,5 га.

В северо-восточной части расположены печи для сжигания отходов.

Территория со слабопроницаемой искусственной поверхностью в этой части полигона составляет около 3,5 га. И, наконец, к этому комплексу можно отнести площадь, занятую двумя закольцованными дорогами с твёрдым покрытием общей площадью около 2,5 га. Условия формирования стока на этом комплексе может быть принято аналогично территории крупных городов.

5 - рекультивируемая часть полигона и небольшие участки между картами, представляющие плохо спланированную, слабоуклонную, с мно жеством замкнутых понижений глинистую поверхность, покрытую местами редкой травянистой растительностью. Общая площадь этого комплекса 15га.

Сток с такой поверхности соответствует, в первом приближении, стоку с неудобий или безуклонных сельскохозяйственных полей при отсутствии их обработки после уборки овощей.

6 - юго-восточная часть полигона - частично заболоченное мелко лесье без признаков подсыпки и захламленная насыпная поверхность, покрытая травянистой растительностью и редким кустарником. Общая площадь этого комплекса около 20 га. Условия формирования стока на такой территории соответствует заболоченным малоуклонным естественным малым водосборам.

7 - сеть дренажных каналов вокруг карт и транспортирующий канал внутри полигона общей площадью 2 га. Условия формирования стока с каналов соответствуют условиям стока с площади естественных водоемов.

8 - на территории водосбора полигона имеется ряд локальных водо сборов, приуроченных к действующим картам.

Каждый из этих водосборов равен площади зеркала отходов в картах плюс неширокая полоса вдоль уреза до гребня обваловки. Ориентировочно для всех карт эта площадь составляет 11...12 га. Следует считать эту площадь бессточной. Осадки, выпавшие на эту площадь, идут на пополнение карт и затем частично испаряются с их поверхности.

Необходимо отметить, что сток с территории полигона должен аккуму лироваться в пруду-накопителе.

Попытаемся обосновать обеспеченные величины объемов стока с поли гона в годовом разрезе. Наибольший объем сточных вод формируется в период снеготаяния. В настоящее время имеется достаточно много литературных источников, посвященных прогнозу стока талых вод с водо сбросов, в том числе урбанизованных [2, 7, 8].

Коэффициент весеннего поверхностного стока (в соответствие с [5, 710] для стоковых комплексов (K1 - К2) составит: К1 =0,95;

К2= 0,6;

К3 = 0,8;

К4 = 0,95;

К5 = 0,65;

К6 = 0,6;

К7 = 0,95;

К8 = 0,95.

По принятым коэффициентам непосредственный объем поверхнос тного стока, поступающего в водоприемники на полигоне, можно получить как сумму произведений снегозаносов, площадей и соответствующих коэф фициентов стока. В табл. 1 представлены расчеты по стоку с полигона в весенний период.

Таблица Объем стока снеговых вод в водоприемнике поверхностных вод на территории полигона и величины повышения уровня жидкости в накопителях жидких отходов за период снеготаяния Характеристики Расчетная обеспеченность 1 5 10 25 50 75 Снегозапасы, мм 200 155 135 100 80 50 Объем стока, тыс. м 77,7 60,2 52,4 38,8 31,0 19,4 5, Объем грунтовой 27,0 18,0 15,0 8,0 5,0 2,1 1, составляющей стока Величина повышения 19,6 15,2 13,2 9,8 7,8 4,9 1, уровня жидкости в накопителях, см.

Примечание: в расчетах принято, что осадки, выпадающие во время снеготаяния компенсируют испарение. В природе, как правило, за период снеготаяния количество выпавших осадков в среднем больше испарения за тот же период. Но разница в среднем составляет 5 - 10 мм, введение небольшой поправки на осадки и испарение в нашем случае нецелесообразно.

Объем грунтовой составляющей стока рассчитан на основании данных о дренажном стоке в аналогичных гидрогеологических условиях [11].

Годовой сток с полигона может быть рассчитан по уровню водного баланса как разница между суммой годовых осадков и испарения. При этом принимается, что водообмен со слоями почвогрунтов ниже отметок, соот ветствующих дну обводного канала, отсутствует. Влагозаносы на начало и конец годового цикла одинаковы, нет бокового притока на территорию поли гона.

В табл. 2 представлены данные воднобалансовых расчетов средне годового стока с каждого выделенного комплекса и с полигона в целом. В расчете использовались среднегодовые осадки 760 мм, испарение рассчи тывалось исходя из рекомендаций [2, 3, 10, 12].

Результаты расчетов, представленные в табл. 2, свидетельствуют о не обходимости сброса в данных условиях с территории полигона около 150 тыс. м3 в год. В среднем в год, чтобы поддерживать уровень жидкости в накопителях на постоянной отметке, даже в случае прекращения слива в них отходов, необходимо утилизировать в среднем в год около 62 тыс. м3, возникающих за счет поступления в накопители атмосферных осадков. Сред негодовой загрязненный сток по обводному каналу составляет около 250 тыс. м3, причем грунтовая составляющая стока достигает 150 тыс. м3.

Этот сток, по-видимому, самый загрязненный.

Среднегодовой модуль стока по кольцевому каналу по водноба лансовым расчетам составляет 9,75 л/с км2. Указанная цифра близка к норме стока для рек рассматриваемого района [10]. Совпадение расчетного стока с нормативными является подтверждением близости приведенных выше гидрологических характеристик к реальным.

Таблица Суммарный и грунтовый годовой сток в кольцевой канал и объемы пополнения карт за счет осадков (тыс. м3) Обеспеченность, %.

1 5 10 25 50 75 Суммарный сток 448 380 345 291 246 193 с полигона Приток в карты 114 96,1 87,4 73,6 62,4 48,9 35, жидких отходов Грунтовый сток 87,5 52,5 39,2 30,1 14,3 7,4 5, в карты Проведенные гидрологические расчеты свидетельствуют, что на по лигоне формируется большой избыток загрязненных вод, утилизация и пере работка этих вод при существующем положении крайне дорогая и прак тически не выполнимая задача. Рекультивация полигона является неотложной мерой по прекращению загрязнения природных вод и дальнейшему уве личению объема жидких отходов за счет разбавления атмосферными осадками.

Изложенное позволяет сформулировать основные задачи, которые следует решить при рекультивировании полигона.

1. Рекультивация собственно карт, которая обеспечивается засыпкой их влагоемким (крупнопористым) заполнителем, имеющим достаточную несущую способность для гидроизоляционного укрытия поверхности карты.

При этом должны быть созданы условия, обеспечивающие консолидацию масс, заполняющих карты и обеспечивающие перехват и локализацию отжатой жидкой фазы из карт.

2. Рекультивация территории полигона в целом, заключающаяся в создании двух систем водорегулирования.

Система организации поверхностного стока, гарантирующая отвод практически всего поверхностного стока за пределы территории полигона без контакта с загрязненными участками территории полигона и загряз ненными дренажными водами, с дальнейшим сбросом (после соответст вующей доочистки) в естественную гидрографическую сеть. При этом сле дует обеспечить самотечное движение воды за счет перепланировки терри тории полигона и создания оптимального искусственного рельефа. Формы искусственного рельефа должны способствовать усилению факторов, направленных на уменьшение мощности снежного покрова за счет выдува ния снега с территории, увеличения интенсивности его таяния в ранне весенний период с целью пропуска стока половодья по территории полигона в максимально ранние сроки по мерзлой почве. Кроме того, искусственный рельеф должен оптимизировать скорости потоков воды по условию неразмываемости склонов и обеспечивать раскрытие замкнутых понижений.

Система перехвата и регулирования грунтовых вод рекультивиро ванного полигона, состоящая из следующих дренажных систем: разгру зочный (декомпрессионный) дренаж, водопонижающий дренаж, кольцевой дренаж, обеспечивающий противофильтрационное давление. Все дренажные системы объединены общим коллектором с единым сборником дренажных вод. Все собранные дренажные воды потенциально загрязнены и нап равляются на предварительную очистку и выпаривание.

3. Комплекс мероприятий защиты поверхностных и грунтовых вод района рекультивируемого полигона.

На рис.2 представлена общая схема инженерной защиты природных вод в районе полигона, а на рис. 3 - типовое для данного случая сечение.

Разработанный комплекс состоит из следующих основных элементов:

Водонепроницаемая диафрагма по периметру полигона на всю мощ ность хорошо водопроницаемых четвертичных отложений, замкнутая по низу в кровлю водоупорных кембрийских глин или плотных водоупорных моренных суглинков. Верх водонепроницаемой диафрагмы оформляется в виде ядра ограждающей дамбы-насыпи с проездом поверху. Наименьшая высота ограждающей дамбы принимается конструктивно равной 1,0 м, а отметка, соответствующая этой высоте, является отметкой гребня всей дам бы.

Кольцевой дренаж по периметру полигона с внутренней стороны противофильтрационной диафрагмы. Предназначен для обеспечения про тивофильтрационного давления (гидробарража) с внешней стороны по лигона, которое может гарантировать формирование фильтрационного по тока только в сторону полигона и исключить просачивание загрязненных вод за его пределы. Одновременно кольцевой дренаж является частью системы водопонижения полигона и частью коллекторной линии для сбора и транспорта дренажных вод с территории полигона от других дренажных систем. Кольцевой дренаж выполняется глубиной 2,5...3,0 м с обратным фильтром из минеральных сыпучих материалов.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.