Совершенствование инженерной защиты грунтовых вод от загрязнения фильтратом накопителей промышленных отходов

• Автор: Скляренко, Елена Олеговна
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 210 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ГРУНТОВЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ИЗ НАКОПИТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

1.1 Отрицательное воздействие золоотвалов па грунтовые

воды, выявленные недостатки и негативные последствия

1.2 Обзор теоретических исследований и существующих методик прогноза фильтрации промышленных стоков из накопителей
1.2 Л Общие принципы формирования инженерной защиты грунтовых вод от фильтрационного потока из накопителей.

1.2.2 Существующие методики прогноза фильтрации

промышленных стоков из шламохранилищ и накопителей.

1.3 Методы защиты грунтовых вод от фильтрата из

накопителей отходов

Выводы по главе

2 СОПОСТАВЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ ГГРОТИВОФИЛЬТРАЦИОШТОЙ ЗАЩИТЫ
И ИХ ОБОСНОВАНИЕ.
2.1 Предлагаемые схемы инженерной защиты накопителей
в условиях воздействия естественного грунтового потока.
2.2 Рекомендуемые варианты противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов.
2.3 Фильтрационный расчет фильтрующесорбирующего
элемента в противофильтрационной стенке
2.4 Расчет фильтрации из накопителя промышленных отходов с фунтовой дамбой обвалования, горизонтальным дренажем и фильтрующесорбирующим элементом в противофильтрационной стенке.
2.5 Оценка эффективности противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов с пленочными
противофильтрационными экранами
2.6 Противофильтрационная эффективность грунтовых экранов накопителей промышленных отходов с учетом
самозалечивания трещин.
Выводы по главе
3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ НАКОПИТЕЛЕЙ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ.
3.1 Цели и задачи исследований.
3.2 Методика моделирования методом ЭГДА и оценка точности эксперимента
3.3 Выбор критериев оценки движения фильтрационного потока
загрязненных вод из накопителя промышленных отходов
3. Гланирование эксперимента для исследования зоны загрязнения из накопителей промышленных отходов
3.4.1 Общие положения, допущения и предпосылки.
3.4.2 Построение геометрических образов полиноминальных функций отклика
3.4.3 Кодирование переменных для прогноза распространения
фильтрационного потока из накопителей отходов
Выводы по главе
4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ПОТОКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ОБЛАСТИ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ НАКОПИТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
4.1 Результаты моделирования накопителя методом ЭГДА для определения зоны распространения загрязнения.
4.2 Прогноз распространения загрязненного фильтрационного потока из накопителя отходов на основе математического моделирования
4.2.1 Установление зависимости длины зоны загрязнения от высоты отсыпки слоя отложений и площади накопителя.
4.2.2 Оценка зависимости ширины зоны загрязнения от размеров
накопителя и высоты слоя отходов.
4.2.3 Выявление зависимости глубины проникновения загрязнения от параметров накопителя с учетом увеличения мощности отложения отходов.
4.3 Аналитический расчет распределения полей концентрации загрязненного потока из накопителя отходов методом
разделения переменных
4.4 Сравнение вариантов инженерной защиты грунтовых вод от
загрязнения их из накопителей промышленных отходов.
Выводы по главе
5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩИТЫ ГРУНТОВЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ИЗ ЗОЛООТВАЛА НОВОЧЕРКАССКОЙ ГРЭС.
5.1 Краткая характеристика золоотвалов Новочеркасской ГРЭС
5.2 Краткая характеристика района строительства полигона твердых промышленных отходов НчГРЭС
5.3 Наблюдательная сеть стационарных гидрогеологических скважин на полигоне ТПО
5.4 Химический состав грунтовых вод в районе золоотвала
и полигона ТПО НчГРЭС
5.5 Рекомендации по повышению эффективности защиты грунтовых вод от загрязнения из накопителей отходов
5.6 Перспективные конструкции противофильтрационных
стенок с фильтрующесорбирующими окнами
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что при эксплуатации золоотвалов необходимо учитывать следующие специфические особенности отрицательную среднегодовую температуру воздуха с продолжительным зимним периодом наличие многолетнемерзлых грунтов подтаивание основания под площадкой золоотвала с существенным повышением водопроницаемости и развитием осадок грунтов талой зоны проявление мерзлотных процессов на низовом откосе ограждающих дамб с образованием в местах разгрузки фильтрационного потока наледей, морозобойных трещин и т. В статье С. К. Сольского и др. Специалистами ОАО ВНИИГ им. Б.Е. Прогнозирование качественного состояния фунтовых вод осуществляют путем математическою моделирования распространения загрязняющих веществ с учетом гидрогеологического режима рассматриваемой территории ,. Для прогноза изменения химического состава фунтовых вод при подтоплении, процесс фильтрации условно разбивают на три этапа движение инфильтрующихся вод в зоне аэрации смешение инфильтрующихся вод с грунтовыми фильтрация смеси в водонасыщенном пласте. Как правило, время прохождения двух первых фаз достаточно невелико. Наибольший практический интерес представляет миграция зафязнений в проходах зоны полного насыщения вместе с подземными водами. Ввиду большой сложности анализа распространенного потока, требующего о нем пространственного представления, пространственную задачу сводят к плоской профильной или плановой. Некоторые теоретические решения задач плановой фильтрации в однородном пласте, подстилаемом горизонтальным водоупором, приведены в работах В. И. Аравина, и , В. И. Аравина и С. Н. Нумсрова, Ф. Б. Бочевера, Лапшина и А. Веригина, и , Романова, Романова и Е. М. Селюка, Ф. Форхгеймера, 1 и др. Многие общие теоретические решения задач фильтрации приведены в работах С. К. Абрамова и В. Д. Бабушкина, 1 С. Ф. Аверьянова, 5 В. Г. Аликина, 9 К. Н. Анахаева, В. В.И. Аравина и С. Н. Нумерова, А. И. Богомолова и К. А. Михайлова, Т. В. Бурчака, Ю. П. Гаттенбергера, Л. Лукнера и В. М. Шестакова, В. К.Н. Анахаева, В. П. Недриги и Г. И. Покровского, Ф. П. НельсонаСкорнякова, Н. Н. Павловского, Г. Я. ПолубариновойКочиной, Чугаева, 3 В. М. Шестакова, , и 4 6 Р. Энгельсмана, 8 и др. Численное моделирование фильтрационных полей аналитическим методом впервые использовано в частном решении Буссинеска для медленно изменяющейся неустановившейся фильтрации воды в слое одного грунта ограниченной мощности. В основу численного метода решения задачи положена трехмерная математическая модель неустановившейся фильтрации с допущением квазиравновесности режима влажности в капиллярной зоне. Применение численного моделирования позволяет в короткий срок исследовать большое количество вариантов схем дренирования и получить, полный набор характеристик фильтрационного потока, необходимый для обоснования оптимальных схем варианта осушения. Для прогноза распространения фильтрации промышленных стоков из накопителей в ОАО ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева разработан алгоритм решения задачи нестационарного массопереноса , основанный на методе конечных элементов, позволяющий прогнозировать процесс распространения загрязняющих веществ грунтовыми потоками. Решив 1. Л 7 л. К аЛаг пЗКтВ , 1. При решении нестационарной задачи профильной фильтрации используется шаговоитерационная процедура интегрирования по времени. Расчетный временной интервал разбивается на промежутки интегрирования равные М. ЗВ применительно к условиям золошлакоотвала Омской ТЭЦ4. Целью расчетов являлась оценка характера и времени распространения ЗВ фильтрационным потоком в направлении области разгрузки р. Иртыш, вследствие чего рассматривалось профильное сечение ЗШО и его основания. Расчет распространения ЗВ включает в себя последовательное решение двух задач. Сначала решают нестационарную профильную задачу фильтрации с учетом изменения положения горизонта воды в процессе эксплуатации золоотвала. Расчет производят до момента достижения максимального проектного уровня для дамб третьего яруса наращивания, после чего рассчитывают скорости в потоке. В процессе решения задачи фильтрации учитывают поэтапность возведения дамб, а также постепенность наращивания зольных отложений. Каждый из этапов возведения представляет собой насыпку очередной дамбы с последующим поднятием уровня воды в отстойном пруде, что соответствует в принятой схеме наращиванию слоя зольных отложений рисунок 1. Рисунок 1.