Исследование взаимодействия чистого грунтового потока и загрязненного фильтрата из золоотвала Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 43.054:628.19

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧИСТОГО ГРУНТОВОГО ПОТОКА И ЗАГРЯЗНЕННОГО ФИЛЬТРАТА ИЗ ЗОЛООТВАЛА

© 2005 г. А. В. Ищенко, Е.О. Скляренко

В статье [1] рассматриваются гидродинамические условия формирования течений из хранилищ без учета физико-механических процессов, происходящих в грунтах за счет сорбции промышленных стоков или же суффозионных процессов. Ученые приводят методы расчета фильтрации промышленных стоков из хранилищ в условиях потока подземных вод в ограниченных областях фильтрации. Исходя из данных прогноза фильтрации стоков они устанавливают необходимость экранирования ложа хранилища, устройства противофильтрационных завес, защитных дренажей, а также водозаборов оборотного водоснабжения.

В предлагаемой статье нами сделана попытка проанализировать, как распределяются градиенты напора по длине «факела» распространения загрязненного фильтрата из золоотвала в грунтовые воды, а также как падают градиенты напора в пределах этого «факела» при изменении расстояния от котлована.

Моделирование перехвата движения фильтрационного потока загрязненных вод из котлована для накопления золошлаковой пульпы производилось на электрогидродинамической установке (ЭГДА) на примере секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

При моделировании принимались следующие допущения [1]: высота насыпи 20,0 м, площадь котлована 20,4 га, грунт на трассе принимался однородным; модель котлована выполнялась из тонкой медной пластины; уклон местности I = 0,001. С учетом уклона местности и принятого масштаба по краям экспериментальной модели котлована устанавливались граничные потенциалы напряжения шина Ш1 - 100 % и шина Ш2 - 0 %.

В результате моделирования получена общая схема взаимодействия (рис. 1) чистого грунтового потока и загрязненного фильтрата из золоотвала. При построении гидродинамической сетки установлена точка раздела «А» и линия раздела грунтового потока и загрязненного фильтрата, а также определена площадь «факела» распространения загрязненного потока (таблица).

Таблица

Площадь «факела» распространения фильтрата загрязнения из золоотвала

Площадь котлована золоотвала, га Площадь «факела» при различных потенциалах, %

90 85 80 77 77,7

20,44 38,08 50,12 145,88 22,76 251,16

Рис. 1. Общая схема взаимодействия чистого грунтового потока и загрязненного фильтрата из золоотвала

>v Зоны золоотвала

Рис. 2. Эпюра распределения градиентов напора по длине «факела» распространения фильтрата из золоотвала в грунтовые воды

Анализ распределения градиентов напора (рис. 2, фрагмент 1) по длине «факела» распространения фильтрата из золоотвала в грунтовые воды показал следующее:

1. Если условно разбить площадь котлована на зоны (например, зоны I, II, III, IV), то градиенты напора /вых распределятся следующим образом (см. рис. 2, фрагмент 2). В IV зоне выходные градиенты будут максимальными и составят 45,9 % от 100 % распределения градиентов напора по зонам.

2. Если принять выходные градиенты напора IV зоны за 100 %, то на рис. 2, фрагмент 3 видно, что градиенты напора в III зоне составляют 53,85 % от IV зоны, во второй зоне 46,1 и в I зоне - 17,7 %.

1вых 3

Рис. 3. Падение градиентов напора при изменении расстояния от котлована в пределах «факела» распространения фильтрата

3. Согласно данным рис. 2, фрагмент 4, градиенты напора ./вых растут, начиная от I к IV зоне котлована, в IV зоне они в 5,6 раза выше, чем в I зоне.

Выбрав из каждой зоны котлована (рис. 2, фрагмент 1 ) из гидродинамической сетки по одной ленте (зона I - лента а, зона II - лента в, зона III - лента г, зона IV - лента б), мы получили эпюру изменения или падения градиентов напора в зависимости от увеличения расстояния от котлована до внешних контуров «факела» распространения фильтрата (рис. 3).

Из полученных результатов экспериментальных исследований можно сделать следующие практические выводы: экранировать ложе хранилища, устраивать противофильтрационные завесы, защитные дренажи, перехватывающие вертикальные скважины для оборотного водоснабжения наиболее целесообразно в пределах IV зоны котлована (рис. 2, фрагмент 1), так как в этой зоне выявлены наиболее высокие выходные градиенты напора и, соответственно, можно предположить, будет наиболее высокий процент выноса загрязненного фильтрата.

Литература

1. Романов А.В., Селюк Е.М. Аналитические методы прогноза фильтрации промышленных стоков из шламохра-нилищ и накопителей // Вопросы фильтрационных расчетов гидротехнических сооружений / ВНИИГ (ВОДГЕО): Сб. № 5. М., 1973. С. 78-96.

2. Косиченко Ю.М., Абуханов А.З., Ищенко А.В., Омела-ев Т.Ю. Исследования эффективного варианта защиты от загрязнения грунтового потока золошлаковыми отходами Новочеркасской ГРЭС // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2001. № 2. С. 96-100.

Новочеркасская государственная мелиоративная академия 24 марта 2005 г.