Приток воды к картам для размещения отходов

Submitted by bogdan on Fri, 08/01/2014 - 02:25

При проектировании полигонов размещения опасных отходов в большинстве регионов РФ необходимо поднимать карты для размещения отходов отсыпкой местности или обустраивать адекватный дренаж. Это следует из необходимости обеспечить двухметровый разрыв между дном карты для размещения отходов и грунтовыми водами в 2 метра (требование п.2.2 СНиП 2.01.28-85). Т.к. изыскания, как правило, выявляют высокое стояние грунтовых вод (для Западной Сибири - почти до дневной поверхности) - других способов обеспечить выполнение этого требования нет.

Обычно для заказчика нужно экономическое сравнение вариантов, его я не буду рассматривать в этой статьи. Скажу лишь, что поднять карты почти всегда дороже, но безусловно надежнее. В моей практике есть случай, когда полигон нефтесодержащих отходов не удалось ввести в эксплуатацию из-за того, что заказчик предпочел обустроить дренаж вокруг полигона, который сделали совершенно неправильно. Забетонированные карты для отходов буквально "всплывали" из грунта. Виновным оказался строительный подрядчик, который "удешевил" работы заполнив грунтовую дамбу местным же грунтом, но и проектный институт заказчик потрепал изрядно, хотя решение делать дренаж, а не отсыпку принимал заказчик. Здесь я рассматриваю исключительно расчет объема сброса грунтовых вод для дренажа карты отходов, который нужно дать специализированной организации или гидрогеологу для обоснования конструкции дренажа. И возможности использования дренирования, разумеется. Такой расчет требуется выполнить технологу проекта полигона.

Как правило, карта для размещения опасных отходов производства и потребления, шламонакопитель имеют соотношение сторон от 1:2 до 1:4. Мне случалось видеть решения по "траншейному" размещению отходов, однако на мой взгляд это допустимо только для размещения ТБО. Основной минус траншейного метода - невозможность обеспечить карте необходимую гидроизоляцию. Глубина карты принимается 1,5...2.5 метра. На больших шламонакопителях она, разумеется больше, но здесь я рассматриваю типичные для Западной Сибири малотоннажные полигоны. Далее будем исходить из габаритов накопителя для жидких отходов размерами 12x25x2,5, как это было в моём случае.

Глубина залегания безнапорных грунтовых вод, выявленная изысканиями - 0,7 м. В моём случае это была не верховодка а нормальные грунтовые воды, их высокое залегание объясняется пониженностью участка полигона, его предлагалось разместить на заболоченных землях. Это само по себе нарушение требований СанПиН 2.1.7.1322-03 "Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления", но такое решение принял заказчик. Приток безнапорных вод на карту может быть определен по формуле Дюпюи [Передельский, 2006]

$$Q = 1,366 \times k_ф \times \frac{H^2 - h^2}{lg(R) - lg(r0)}$$

где:

$r_0$ - радиус равновеликого круга, м;

H - мощность водоносного слоя (в моём случае - 8 м по данным инженерных изысканий);

h - мощность слоя вскрытого картой (в моём случае это 2,5 - 0,7 = 1,8 м);

R - радиус влияния депрессионной поверхности;

$k_ф$ - коэффициент фильтрации грунтов, м/сут ($k_ф$ = 0,4 по данным инженерных изысканий).

$r_0$ определяем исходя из соотношения $F = \pi \times r_0^2$, где F - площадь карты. $r_0 = \sqrt{\frac{F}{\pi}} = 0,564 \times \sqrt{(12 \cdot 25)}=9.77$

Все коэффициенты известны из изысканий, осталось определить радиус зоны влияния депрессионной поверхности. Гидрогеологи определяют его пробными откачками воды, но едва ли это будет сделано при инженерных изысканиях. По крайней мере ни один проект полигона, который попадал в мои руки для доделки, не содержал такого исследования. По С.А. Колю, при отсутствии фактических данных о величине радиуса влияния его можно ориентировочно определить по удельному дебету.

Удельный дебет, л/с Радиус влияния R, м
Более 2,0 Более 300-500
1,0-2,0 100-300
0,5-1,0 50-100
0,33-0,5 25-50
0,2-0,33 10-25

Таким образом, чтобы определить R нужно знать Q. В таких случаях расчет проводится методом последовательных приближений. Примем R = 200, что соответствует поступлению воды между 1 и 2 л/сек (практически целесообразное значение из опыта).

$$Q = 1,366 \times 4 \times \frac{8^2 - 1,8^2}{lg(200)-lg(9,77)} = 253,43\;м^3/сут$$

Это соответствует скорости фильтрации 2,94 л/сек, т.е. поступление воды в карту оказалось выше, чем принято в исходных данных для расчета, значит нужно принять R = 400 и повторить расчет.

$$Q = 1,366 \times 4 \times \frac{8^2 - 1,8^2}{lg(400)-lg(9,77)} = 206,2\;м^3/сут$$

Это соответствует скорости фильтрации

Осталось добавить, что если соотношение длины карты к ширине превышает 10, то эта методика расчета уже не подходит.

Список литературы:
Передельский Л.В., Приходченко О.Е. Инженерная геология. Учебник для вузов: Ростов/Д. "Феникс", 2006. - 448 с.: ил. ISBN: 5-222-09505-3

  • bogdan
  • admin