Формирование зависимостей, характеризующих влияние ликвидируемых предприятий открытой угледобычи на окружающую водную среду Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Г.И.Щадов

Формирование зависимостей, характеризующих влияние ликвидируемых предприятий открытой угледобычи на окружающую водную среду

Проблема загрязнения окружающей водной среды вследствие ликвидации предприятий открытой добычи угля является предметом пристального внимания ученых различных направлений науки, а также инженеров-производственников, на практике решающих эколого-экономические задачи. Данный процесс представляет собой последовательность этапов развития событий, связанных с круговоротом воды в природе,

На первом этапе необходимо установить факторы, влияющие на формирование объемов подземных и поверхностных вод, поступающих в ликвидируемый карьер; на втором -факторы, влияющие на загрязнение подземных и поверхностных вод, поступивших на территорию ликвидируемого карьера; на третьем - установить зависимость влияния факторов на выход техногенных вод поверхностного стока в окружающую водную среду; на четвертом - факторы, влияющие на состояние объектов водной среды.

Таким образом, в соответствии с приведенной логической цепью развития событий устанавливаем нижеследующие зависимости [1].

Количество воды, поступающей в ликвидируемый разрез

1. Количество подземных вод, поступающих в ликвидируемый разрез (м3/'год), представляет собой сумму объемов водопритоков из водоносных горизонтов по всем карьерным выемкам, глубина которых превышает глубину расположения водоносных горизонтов. То есть

I р

при условии, что Ь{1) > Ь{р),

где ^Г^Г^. - сумма водопритоков из р -х водоносных горизонтов в г -е карьерные выемки, м3/год; Ь(Г) и Ь{р) -' р

соответственно глубина г -й карьерной выемки и р -го водоносного горизонта, м.

2. Количество вод атмосферного происхождения, поступающих в ликвидируемый разрез (м3/год), представляет собой произведение среднегодового количества осадков, выпадающих в районе расположения ликвидируемого разреза, на площадь техногенной поверхности [2]. То есть

0атм. _ гл атм. гг техн.

~ Уср.год. '

/~\атм. - у,

где {¿ср.год. ~ среднегодовое количество осадков, выпадающих в районе расположения ликвидируемого разреза, м 3/

О тихи. „ 2

год; о - площадь техногенной поверхности ликвидируемого разреза, км .

3. Количество вод поверхностного водостока с вышележащих уклонов, поступающих в ликвидируемый разрез (м3/год), представляет собой сумму объемов воды, поступающей на техногенные территории по створам- водостоков и межстворовым пространствам. То есть

у и

где ду - количество вод, поступающих на техногенные территории через у -е створы водостоков, м3/год; - количество вод, поступающих на техногенные территории через и -е межстворовые уклоны, м3/год.

Количество загрязняющих веществ, поступивших на территорию ликвидируемого карьера 1. Количество загрязняющих веществ, поступающих на техногенные территории с водами поверхностного водостока с вышележащих уклонов (т/год), равно произведению их объема на коэффициент мутности:

ттгвнеш. _ /-\виеш. т.

ст. Им. мути. '

где кмутн - коэффициент мутности воды, г/ м3,

2, Количество загрязняющих веществ в водах техногенного поверхностного водостока атмосферного происхождения (т/год) равно произведению площади техногенной территорий на коэффициент смываемости грунтов техногенного происхождения, то есть

уу техн. _ ^техн. ^

смыв.техн.

где SmeXH' - площадь техногенных территорий ликвидируемого разреза, км2; кСХ1Ш техи - коэффициент смываемости

грунтов техногенного происхождения, т/км2.

Количество техногенных вод, выходящих из ликвидируемого разреза в окружающую водную среду

1. Количество техногенных вод, выходящих в окружающую внешнюю среду через створы водостоков с техногенных территорий (м3/год), представляют собой сумму вод поверхностного водостока с вышележащих уклонов, следующих транзитом через техногенные территории, техногенных вод атмосферного происхождения и подземных вод [3]. То есть

техн.

6,техн. _ \ ' //-\внеш. \атм. а техн. \ ' \ 1 ЛЬ-ста. ~ / j + Нср.год. ' °т 2-J 2-й ' ' погл. '

т j р

где Q"' - количество вод поверхностного водостока с вышележащих уклонов, проходящих через т -й створ техно-

техн.

генного водостока, м3/'год; S¡"cx"' - площадь водосбора т -го створа техногенного водостока, км2; X! Я.ют ~

i р

сумма водопритоков из р -х водоносных горизонтов в i -е карьерные выемки с учетом створа технологического водостока, м3/год; кпорп - коэффициент поглощения вод поверхностного водостока на техногенных территориях, доли ед,

2. Количество техногенных вод, выходящих в окружающую внешнюю среду через поверхность внешних отвалов (м3/год), представляет собой сумму вод атмосферного происхождения, стекающих с поверхности отвалов:

2техн. _ \ 1 глатм. с<техи. и

отв. / , ¿¿со.год. отв. / п

.техн. "погп.

/

где 8отв - площадь поверхности / -го отвала, км2; к™*"' - коэффициент поглощения вод поверхностью отвалов, доли ед.

Количество загрязняющих веществ, выходящих из ликвидируемого разреза

1. Количество загрязняющих веществ, выходящих в окружающую внешнюю среду через створы водостоков с техногенных территорий (т/год), представляют собой сумму количества загрязняющих веществ, поступающих с водами поверхностного водостока с вышележащих уклонов, и количества загрязняющих веществ, смываемых с техногенной поверхности:

тутехи. _ V" / О техи. _ г ,-лвнеш. _ г ч

ст. / ; V т смыв.техн. ¿¿т мути./'

т

где 0,"' - объем поверхностного водостока с вышележащих уклонов, поступающего на территорию водосбора т -

го створа техногенного водостока, м3/год.

2. Количество загрязняющих веществ, выходящих в окружающую внешнюю среду через поверхность внешних отвалов (т/год), равно сумме произведений площади поверхности отвалов на коэффициент смываемости грунтов техногенного происхождения, То есть

гт г техн. _ Ч 1 а техн. ?

отв. / 1 отв. [ смыв. ' /

Количество техногенных вод поверхностного стока 1. Количество загрязняющих веществ, попадающих в поверхностные объекты водной среды с техногенных территорий ликвидируемого разреза (т), равно сумме произведений количества загрязняющих веществ, выходящих из створов техногенных водостоков, и загрязняющих веществ, поступающих с поверхности внешних отвалов, на коэффициенты осаждения взвешенных веществ в водостоке, которые поступают в соответствующие водные объекты. То есть

/ \

гт/ техн. пои.под.

ЕШ тахн- + У W Ш}

ст.т / j опт

техн. f

/ )

к осажд.

где УУ^'т' ~ количество загрязняющих веществ, выходящих из тех т -х створов техногенных водостоков, т; -

количество загрязняющих веществ, выходящих с поверхности / -х отвалов, т; косажд - коэффициент осаждения взвешенных веществ в руслах водостоков, доли ед.

2, Количество загрязняющих веществ, поступающих в подземные водоносные горизонты (т/год), представляет собой сумму загрязняющих веществ, поступающих вместе с водами поверхностного стока с вышележащих уклонов и с водами атмосферного происхождения, попадающих на территорию водосбора внутрикарьерных выемок, вскрывающих водоносные горизонты. То есть

щтехн. _ у< ггх/внеш. пг/техн. л уг подз. ~~ / Л п ' ' атм.п ' п

при условии, что Z,(/) < ,

где W"'eM' - количество загрязняющих веществ, поступающих через п -е водосборы в водоносные горизонты, вскрытые п-ой карьерной выемкой, вместе с водами поверхностного водостока с вышележащих уклонов, попавшими на территорию водосбора, т/год; Wam¡n - количество загрязняющих веществ, поступающих через п-е водосборы в водоносные горизонты, вскрытые п -ой карьерной выемкой, вместе с атмосферными водами, выпадающими на территорию сбора, т/год; L{¡) и L(n) - соответственно глубина п -й карьерной выемки и i -го водоносного горизонта, м.

Объем техногенных boa, поступающих в объекты волной среды

1. Количество техногенных вод, поступающих в поверхностные объекты водной среды с территории ликвидируемого разреза (м3/год), равно сумме произведений количества воды, выходящей из техногенных створов, и вод, поступающих

с поверхности внешних отвалов, на коэффициент потерь воды в водоохранной зоне. То есть

( \

ßmexH. _ \ 1 \ ' s~\mexH. \ 1 /лтехн. г

noe. ~~ / j 7 {z£cm.f..d / ,x¿cme.m.d погл.зон.'

d V f m )

где ß™ d - количество техногенных вод, поступающих в d -е поверхностные водные объекты из m -створов техногенного водостока, м3/год; ü - количество техногенных вод, поступающих в d -е поверхностные водные объекты

из f -х внешних отвалов ликвидируемого разреза, м3/год; кпогл 3011 - коэффициент потерь воды в водостоках водоохранной зоны, доли ед.

2. Количество техногенных вод, поступающих в подземные водные горизонты (м3/год), представляет собой сумму техногенных вод, образующихся из вод поверхностного стока с вышележащих уклонов, и вод атмосферного происхождения, попадающих на территорию водосбора внутрикарьерных выемок, вскрывающих водоносные горизонты. То есть

ßmexH. _ \ / /-ушеш. , /-¡техн. \

подз. ~ / j \ *¿n атм.п )

п

при условии, что L(/) < L{>;).

Здесь Ql"eia' - количество техногенных вод, поступающих через п -е водосборы в водоносные горизонты, вскрытые п-ой карьерной выемкой, вместе с водами поверхностного водостока с вышележащих уклонов, попавшими на территорию водосбора, м3/год; - количество техногенных вод, поступающих через п -е водосборы в водонос-

ные горизонты, вскрытые п -ой карьерной выемкой, вместе с атмосферными водами, выпадающими на территорию сбора, м3/год.

Приведённая последовательность расчётов позволяет установить общее, характерное для любого закрывающегося, находящегося на временной консервации и работающего предприятия количественное значение объемов сточных вод и загрязняющих веществ, находящихся в них, поступающих общим потоком в окружающую водную среду, образующуюся при ликвидации, консервации и работе предприятий открытой угледобычи.

Необходимость проведения такового расчёта по приведённой в данной статье пошаговой схеме представляется автору весьма актуальной для Прибайкальского региона, так как наложение описанных процессов на гидрорежим водосборного бассейна озера Байкал является на сегодняшний день малоизученным процессом [4].

библиографический список

1. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения (СанПин № 4630-88) при хозяйственно-питьевом и коммунально-бытовом водопользовании.

2. Инструкция по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты, Утверждена Госкомприродой СССР 11.09.89 г.

3. Гринин A.C. Математическое моделирование в экологии. - М.: ЮНИТИ, 2003.

4. Нормы допустимых воздействий на экологическую систему озера Байкал, Утверждены АН СССР, Минводхозом СССР, Минздравом СССР, Минрыбхозом СССР, Госкомгидрометом СССР на период 1987-1995 гг,