WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

1 - горизонтальная горная выработка с дренажной трубой, заполненная щебнем; 2 - дренажная труба с перфорацией; 3 - выводная труба; 4 - эксплуатационные скважины с погружными насосами; 5 - специальные скважины с щебнистой засыпкой; 6 - наблюдательная скважинапьезометр; 7 - интервалы перфорации фильтра в эксплуатационных и наблюдательных скважинах; 8 – зумпф для сбора загрязненных вод; 9 - обсадные трубы; 10 - щебнистый заполнитель Конструкция ус тановки состоит из дренажной канавы глубиной 46 м и двух эксплуатационных скважин на верхний водоносный горизонт. Вокруг них пробурены по кругу 6 скважин, в пять из которых засыпается мелкий щебень, с извлечением обсадных труб. Одна из шести скважин наблюдательная. Эта конструкция обеспечивает максимальный приток загрязненных вод при невысокой проницаемости вмещающих пород. Установка принципиально отличается от известных, и на нее получен патент № 47914 10.09.05. Особенно эффективно совмещать ее с искусственными водоемами с фильтрующими плотинами, которые содержат в составе фильтров активные в физикохимическом отношении породы. В связи с этим предложено устройство напорной фильтрующей плотины (рис. 6). Расчетное время фильтрации загрязненной жидкости обеспечивает необходимый уровень очистки и определяется экспериментально.

3 Рис. 6. Устройство напорной фильтрующей плотины для малых и временных водотоков горнорудного района:

1- верхний бьеф; 2- бетонное тело плотины; 3- лоток для аварийного сброса; 4- фильтрующий блок; 5- нижний бьеф Для нейтрализации источников загрязнения, расположенных у водоемов, например, Ириклинской ГРЭС, предложено устройство совмещенного механического и биогеохимического барьера для очистки термальных вод (рис.

7), которое устанавливается на выходе из водоотводного канала, по которому сбрасываются термальные сточные воды ГРЭС.

а) 2 5 6 1 3 б) 1 - 5 Рис. 7 Устройство совмещенного механического и биогеохимического барьера для очистки термальных вод (заявка №2006119106 от 31 мая 2006):

а) в плане; б) в разрезе; 1 - бетонное основание, 2 - берегоукрепительные бетонные борта, 3 - бетонный каркас, 4 - непроницаемые блоки, 5 - проницаемые блоки, 6 - лоток для аварийного сброса вод, 7 - водосбросный канал.

Барьерное устройство является проницаемым. Пропуская воду, оно задерживает загрязняющие вещества. Увеличивается объем и снижается скорость движения воды по каналу. Ускоряются процессы очистки вод от водорослей. В фильтрующую часть плотины дозиметрами подается озонированная вода, ускоряющая процессы окисления органических загрязняющих веществ. По мере загрязнения предусматривается замена фильтров.

Водохранилище играет роль не только накопителя воды и отстойника, но и служит источником восполнения запасов вод аллювиального водоносного горизонта. Ресурсы этого горизонта в нижнем бьефе водохранилища после заполнения водоема резко возросли.

Как уже отмечено выше, в зоне влияния водохранилища водоносный горизонт отмыт от реликтов солей морского солевого комплекса (скв. 7, 8 и др.).

В соседних скважинах, не затронутых влиянием водохранилища, обнаружены соленые воды, не пригодные для водоснабжения (скв. 4 и др.). Для решения вопросов водоснабжения за счет опресненных вод каменноугольного водоносного комплекса нами выполнены следующие разработки.

1. По восполнению запасов опресненных вод каменноугольного комплекса за счет вод Ириклинского водохранилища.

2. Мероприятий по отделению пресных вод комплекса от соленых.

3. По обеспечению высокого уровня самоочищения вод.

Рассмотрены два основных источника хозяйственно-питьевого водоснабжения населения пос. Энергетик и персонала ИГРЭС: 1) за счет частично осолоненных вод каменноугольного водоносного комплекса и 2) за счет аллювиального водоносного горизонта. Ресурсы пресных вод каменноугольного комплекса недостаточны для обеспечения указанных объектов. Поэтому предложен вариант восполнения запасов этого комплекса за счет вод Ириклинского водохранилища (рис. 8).

2 34 Рис. 8. Восполнение запасов пресных вод каменноугольного водоносного комплекса за счет поверхностных вод Ириклинского водохранилища:

1 – водоем; 2 – водозаборная скважина чистых вод; 3 – емкость для воды; 4 – терригеннокарбонатные породы каменноугольного водоносного комплекса; 5 – статический уровень грунтовых вод; 6 - динамический уровень грунтовых вод; 7 - практически водоупорные породы каменноугольного водоносного комплекса; 8 – направление потока движения вод Для более эффективной работы водозабора пресных вод предложено устройство, состоящее из параллельно отстоящих друг от друга водозабора пресных вод и дренажа соленых вод (рис. 9). Между ними размещена водонепроницаемая перемычка.

Рис. 9. Устройство барьерного типа перед водозабором пресных подземных вод с целью изоляции их от осолоненных (или загрязненных) вод в разрезе (патент РФ № 55382, зарегистрирован 10.08.06):

1 - водозаборная скважина чистых вод; 2 - скважина для дренажа загрязненных вод; 3 - водоносный горизонт; 4 – геохимический барьер в виде стенки из адсорбционного материала глинобетона или активированного угля; 5 – водоупорные породы Устройство содержит водозаборную скважину (или куст) чистых вод и скважину для дренажа соленых вод, пройденную на всю мощность водоносного горизонта.

При этом поток соленых вод, обходя геохимический барьер в виде стенки из адсорбционного материала, очищается, а оставшиеся загрязняющие вещества откачиваются через дренажные скважины. Роль барьера играют терригеннокарбонатные водовмещающие породы, обладающие высокой физикохимической активностью (9г на 100г породы). Гидродинамическим барьером служит поверхность раздела между пресными и солеными водами с границей раздела потоков в зоне пресных вод. При этом исключается возможность поступления соленых вод в водозабор пресных вод.

Непосредственный забор достаточного количества высококачественной воды из скважин пока получен лишь в аллювиальном водоносном горизонте. Его можно вскрыть рядом с пос. Энергетик из-под слоя воды на водохранилище или в долине р. Урал, ниже пос. Ириклинский.

Аллювиальные горизонты у пос. Энергетик затоплены и эксплуатировать их возможно только из-под водохранилища, аналогично тому, как разрабатываются субмаринные источники. С надводной платформы бурится куст наклонных эксплуатационных скважин (рис. 10). Опыт такого строительства в мире свидетельствует о реальности и рентабельности данного варианта. При этом нет необходимости строить водоводы большой протяженности.

Система мониторинга на предприятии горнорудного района включает технологический и дистанционный контроль над зонами влияния предприятий, а также геофизический, гидрогеологический и санитарно-геохимический контроль. В условиях дефицита пресных вод гидрогеологический контроль заключается в картографировании ареалов загрязнения и их ис точников и в контроле над водопритоками в горные выработки.

5 1 23 45 6 Рис. 10. Надводная платформа для строительства наклонных гидрогеологических эксплуатационных скважин на аллювиальный водоносный горизонт:

1 – р. Урал (нижний бьеф); 2- аллювиальный водоносный горизонт пойменной террасы; 3 – аллювиальный водоносный горизонт первой надпойменной террасы; 4 - аллювиальный водоносный горизонт второй надпойменной террасы; 5 - аллювиальный водоносный горизонт третьей надпойменной террасы; 6 – подстилающие породы; 7 – платформа для строительства куста наклонных гидрогеологических эксплуатационных скважин на аллювиальный водоносный горизонт; 8 – буронабивные сваи платформы; 9 - наклонные гидрогеологические эксплуатационные скважины; 10 – Ириклинское водохранилище (верхний бьеф) Выполняются водно-балансовые расчеты водопритоков в горные выработки, и фиксируется качество природных и сточных вод.

Технологический контроль на предприятиях осуществляется по всей технологической линии: от добычи и транспортировки руд до обогатительной фабрики. Регистрируются коррозия оборудования, расходы сточных, технических и питьевых вод, давление в трубопроводах и аппаратах, уровни в накопителях и объемы газопылевых выбросов.

Санитарно-геохимический контроль приурочен к санитарно-защитной зоне (СЗЗ) вокруг предприятия. Ширина первого пояса СЗЗ составляет от 50 до 500 м с отводом земель и строгой регламентацией природопользования. Второй пояс приурочен к площадям наиболее вероятного влияния предприятий на водохозяйственные объекты. Третий пояс приурочен к водосбору бассейна, сток которого формируется и в районе предприятий.

Геофизический контроль позволяет установить особенности геологических процессов, дать оценку состояния ГС и определить техническое состояние производственных объектов, водозаборов, наблюдательных скважин и водоводов. Геофизическими методами выявляются также зоны перетоков поверхностных и подземных вод и зоны взаимодействия отвалов, карьеров и других объектов горнорудных предприятий с природным комплексом.

Дистанционный контроль выполняется путем систематического производства аэро- и космических снимков, фиксирующих состояние ГС и биосферы на определенные моменты времени с выявлением техногенно напряженных площадей. Дистанционными методами устанавливаются площади проявления процессов эрозии почв, подтопления территорий, проявления оползней, тектонических разломов, участки загрязнения и осолонения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Водохозяйственные объекты в условиях горнорудного района и полуаридного климата подвержены значительной техногенной трансформации и нуждаются в принципиально новых технических средствах защиты, основанных на создании комплексных барьеров.

1. Развиты вопросы теории взаимодействия природного комплекса с техническими системами на основе применения качественных и количественных методов оценки техногенного воздействия горнорудной промышленности на ГС, реализованные в виде схем типизации территории по уязвимости к загрязнению и уточненной классификации гидродинамических и геохимических барьеров. Эти положения позволяют систематизировать и повысить эффективность водоохранных мероприятий на водохозяйственных объектах.

2. Разработана геотехническая установка совмещенного вертикального и горизонтального дренажа для перехвата потоков загрязненных флюидов, движущихся от источников загрязнения, расположенных на водоразделах к водохозяйственным объектам по овражному аллювию на всю мощность его развития и способная тем самым предотвратить загрязнение водохозяйственных объектов от источников загрязнения, расположенных на водосборных пространствах (патент на полезную модель № 47914 от 10.09.05).

3. Разработаны устройства барьерного типа для локализации загрязняющих веществ как перед водохозяйственным объектом, так и в непосредственной близости от источника загрязнения (патент на полезную модель № 55382, от 10.08.06 и заявка с номером госрегистрации № 2006119106 от 31.05.06).

Минимизация техногенной нагрузки при использовании этих устройств эффективно достигается при их размещении среди массивов пород с высокой физико-химической активностью и повышенным содержанием карбонатного материала. Сернокислые воды при взаимодействии с такими породами нейтрализуются, а тяжелые металлы выпадают из раствора.

4. Комплексирование геотехнической установки совмещенного вертикального и горизонтального дренажа с барьерными устройствами позволяет предотвратить негативное воздействие источников загрязнения на водохозяйственные объекты и получить в зонах сосредоточения аллювиальных, трещинно-грунтовых и трещинно-карстовых вод горнорудных районов кондиционные воды питьевого качества в условиях интенсивного развития процессов техногенеза.

5. Предложено устройство, реализующее свойства биогеохимического барьера за счет возведения плотины и наращивания бортов водосбросного канала, увеличивающих объем и снижающих скорость движения воды по каналу и ускоряющих процессы очистки термальных вод. Внедрение разработанного автором устройства геохимического барьера для очистки термальных вод теплоэлектростанций позволит предотвратить зарастание крупнейшего на Урале Ириклинского водохранилища озерной растительностью и сохранить качество водных ресурсов от теплового и биологического загрязнения (заявка № 2006119106 от 31.05.06).

6. Предложен способ восполнения запасов подземных вод в терригеннокарбонатных породах каменноугольного водоносного комплекса за счет поверхностных вод водохранилища. Для защиты ресурсов пресных вод предложено геотехническое устройство, состоящее из параллельно отстоящих друг от друга водозабора пресных и дренажа соленых вод, позволяющее повысить эффективность работы водозабора пресных вод. Поток соленых вод, обходя геохимический барьер (стенку из адсорбционного материала), очищается, а оставшиеся загрязняющие вещества откачиваются через дренажные скважины.

7. Аллювиальный водоносный горизонт на водохранилище возможно эксплуатировать с надводной платформы из-под водохранилища, аналогично субмаринным водозаборам. При этом исключается необходимость строительства водоводов большой протяженности. На горнорудных предприятиях предложено создавать искусственные водоемы с устройством напорной фильтрующей плотины из активных в физико-химическом отношении пород. Они обеспечивают необходимый уровень очистки вод.

8. Предложенные нами геотехнические средства защиты обеспечивают сохранение ресурсов пресных вод и очистку загрязненных сточных вод горнорудных районов от разнообразных загрязняющих компонентов, а система мониторинга дает объективную оценку применяемой технологии.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации 1. Водоснабжение и инженерные мелиорации. Ч.1. Гидрогеоэкологические исследования при решении практических задач,: Учеб. пособие для студ. геол. и строит. спец./ Под общ.ред.

А.Я.Гаева; Перм. ун-т - Пермь, 2005. - 367 с. С.203-241 (соавт. А.Я. Гаев, В.Д. Бабушкин, В.Г.

Гацков, и др.; доля автора 10%).

2. Геоэкологические аспекты перспективного развития горнодобывающих районов Оренбуржья // IХ Междунар. конф. «Экология и развитие общества»: Материалы конф. СПб:

МАНЭБ. 2005. С 28-29 (соавт. А.Я. Гаев, Е.В Лихненко, З.С Адигамова.; доля автора 25%).

3. Установка совмещенного вертикального и горизонтального дренажа при локализации загрязненных флюидов. Патент № 47914, зарегистрирован в Государственном реестре полезных моделей РФ 10 сентября 2005 г. (соавт. А.Я. Гаев, И.Н. Алферов, Е.В. Лихненко;

доля автора 25%).

4. Рекомендации по защите ресурсов вод Оренбуржья // Эколого-экономические проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов: Тезисы докл. Междунар. науч. конф./ФГНУ «ЕНИ» и др. Пермь, 2005. С. 4-5.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»