CC BY
12
пламя;
- применение технологий с малым количеством отходов;
- расположение (строительство) НПЗ подальше от городов и населенных пунктов.
В заключение можно сделать вывод, что экологическое состояние окружающей среды при производственной деятельности нефтеперерабатывающих предприятий очень серьезная проблема, затрагивающая всех и каждого, именно поэтому для её решения нужны кардинальные меры.
В настоящее время применяются определенные способы минимизации экологических проблем. Но даже и эти способы не всегда и не все предприятия пытаются применить. Это объясняется тем, что оборудование предназначенное для уменьшения или не допущения попадания вредных, отравляющих, ядовитых и токсичных веществ в окружающую среду, чаще всего является дорогостоящим, энергопотребляемым, имеет габаритные размеры и требует постоянного дорогостоящего обслуживания. [5,10].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамова Ж.И., Бройтман А.Я., Гадаскина ИД. Вредные вещества в промышленности — Л.: Химия , 1976. — 592 с.
2. Бунчук В.А. Транспорт и хранение нефти, нефтепродуктов и газа: М.: «Недра», 1977.-366 с.
3. Бунчук В.А. Потери нефти и нефтепродуктов при хранении и транспорте и средства их сокращения, М., ЦНИИТЭнефтехим,-1973.
4. Давыдова С. Л., Тагасов В. И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: учеб. пособие. М.: РУДН, 2004. - 163 с.
5. Кеселъман Г.С., Махмудбеков З.А. Защита окружающей среды при добыче, транспортировке хранении нефти и газа: М.:Недра, 1981. - 256с.
6. Лозановская И.Н. и др. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: М.: Высшая школа, 1998 - 287 с.
7. НПЗ. Книга нефти // [электронный ресурс] - Режим доступа. -URL:http://kniganefti.ш/word.asp?word=151 (дата обращения 31.03.2017).
8. Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 1: А-Дарзана / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.) и др. - М.: Сов. энцикл., 1988. - 623 с.
9. Першин С.Е. Влияние выбросов предприятий химии и нефтехимии на здоровье населения // Гигиена и санитария. Б.м. - 2003. - №6.
10. Шитскова А.П., Новиков Ю.В., Гурвич Л.С., Климкина Н.В. Охрана окружающей среды в нефтеперерабатывающей промышленности. - Москва: Химия, 1991. - 176 с.
УДК 627.8, 550.8.052
Т.Н. Нурмагомедов ФГБВОУ ВО АГЗ МЧС России
ИЗУЧЕННОСТЬ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ РАЗРУШЕНИЯ ГИПСОСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД ОСНОВАНИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Статья посвящена анализу изученности процессов фильтрации в гипсосодержащих породах оснований гидротехнических сооружений. Выполнен обзор исследований растворения гипса, выщелачивания гипсовых пород в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений.
Ключевые слова: Фильтрация, гидротехническое сооружение, основание, гипс, растворение.
T.N. Nurmagomedov
KNOWLEDGE OF THE FILTRATION PROCESSES OF DESTRUCTION GYPSUM-CONTAINING ROCKS OF THE FOUNDATIONS OF HYDROTECHNICAL ENGINEERING CONSTRUCTIONS'
The article is devoted to the analysis of the study of filtration processes in gypsum-containing rocks of the bases of hydraulic structures. A review of studies of the dissolution of gypsum, leaching of gypsum rocks in the process of construction and operation of buildings and structures.
Keyword: Filtration, hydraulic structure, base, gypsum, dissolution.
Гидротехнические сооружения (ГТС) существенно отличаются от других инженерных сооружений тем, что подвергаются воздействию движущейся или находящейся в покое воды, причем водоподпорные гидросооружения испытывают наряду с вертикальными и большие горизонтальные нагрузки — от давления воды, отложившихся наносов и др. Вода оказывает на ГТС механическое, физико-химическое и биологическое воздействия [1].
При фильтрации воды в основании водоподпорного сооружения возникает фильтрационное давление, направленное снизу вверх. Фильтрационный поток в основании, а также в теле грунтовой плотины может вызвать различные фильтрационные деформации грунта — суффозию, фильтрационный выпор грунта при выходе в нижний бьеф, контактные размыв и выпор.
Основными причинами известных аварий и повреждений ГТС различных типов были: перелив воды через гребень грунтовых плотин; сосредоточенная фильтрация через тело плотины или основание; химическая суффозия; деформации и оползание откосов грунтовых плотин; сейсмические и волновые воздействия. Такие разрушения и повреждения стали возможными в основном в результате недостаточной изученности геологических условий, неправильного определения расчётных расходов водосбросов, некачественного производства работ, недостаточного учета в проектах и при строительстве ряда вопросов и многообразия местных факторов, неправильной эксплуатации сооружений [1].
Одной из основных причин ЧС на ГТС является разрушение основания вследствие недостаточного гидрогеологического контроля и возникновения неконтролируемых фильтрационных процессов. Наиболее опасно для ГТС содержание в породах основания среднерастворимых солей - гипса или ангидрита.
Гипс, содержащийся в породе, постепенно растворяется и выносится водой. При этом нарушаются структурные связи грунта, увеличивается количество пустого пространства, увеличивается водопроницаемость пласта, повышается риск возникновения фильтрационных деформаций и осадки грунта. Эти явления в большинстве случаев приводят к катастрофическим последствиям: разрушение плотин Сент-Френсис, Титон (США) и др.; авария на Загорской ГАЭС-2, Курейской ГЭС, Ингурской ГЭС (Россия); потери воды из водохранилищ Монтехаке (Испания), Сен-Гильельм Ле-Дезер (Франция) [2].
Наличие гипсоносных пород в основаниях ГТС является неблагоприятным инженерно-геологическим условием, и вопрос обеспечения фильтрационной прочности оснований был актуален и в начале прошлого века.
Первые экспериментальные исследования растворения гипса в природных водах были выполнены Ю.В. Порошиным, А.А. Турцевым, A.M. Кузнецовым, П.К. Уэйлом. В
дальнейшем исследования скорости растворения гипса и загипсованных пород проводили В Т. Науменко, Н.М. Маслов, В Н. Жиленков, В.П. Недрига, Г.Н. Покровский, А.Е., Орадовская, Баренблат Г.И., Желтов Ю.П. и др. [3] Из зарубежных исследователей следует отметить работы П. Зиблера, С. Вагнера, Дж. Кирпатрика, А. Лаптона.
В исследованиях фильтрационной устойчивости оснований ГТС, проводившихся B.C. Истоминой (1957 г.) [4], рассматриваются следующие виды фильтрационных разрушений пород: выпор, суффозия, контактный выпор (перемещение мелкозернистых частиц пород в поры крупнозернистых пород под воздействием фильтрационного потока), контактный размыв (перемещение частиц вдоль контакта слоев разных пород).
P.P. Чугаев (1974 г.) различал два типа разрушения грунтового скелета в процессе выщелачивания - выпор грунта и вынос грунта [5]. Фильтрационные деформации он рассматривает как следствие влияния сил фильтрационного сопротивления и гидравлического воздействия.
К. Терцаги и Е.А. Замарин [6] получили уравнение равновесия пород при восходящей фильтрации
1 = (у-1)(1-п) + 0,5,
где I - градиент напора, при котором порода находится во взвешенном состоянии; у - удельный вес породы, п - пористость.
В работах Ю.И. Шехтмана (1961 г.) [7] фильтрация представляется процессом, в котором попеременно часть вымываемого твердого вещества в порах находится в состоянии покоя, а другая - в виде взвеси, и перемещается со скоростью, пропорциональной скорости движения жидкости. С данной точки зрения фильтрация описывается системой уравнений баланса
d5o6)/dx = -B(t)dC/dt; B(t) = (fO( l - e))/q(t) = (1 - s)/v(t); v(t) = q(t)/fO, и уравнения кинетики dC/de = F(5o6, Q.
где 8об(х, t) - объёмная концентрация твёрдых частиц в жидкости; <;(х, t) -насыщенность порового пространства вымываемыми частицами; fO - пористость породы до начала фильтрации; г - пористость заполнителя; q(t) - расход жидкости; v(t) - скорость жидкости в порах.
Исследованиями в области установления закономерностей растворения гипса при карстовых и суффозионных процессах занимались Л. Бруннер, К.Вагнер, В. Нерист, А.Б. Здановский, С.Толочко, А.Н. Щукарев и др. [8].
Процесс фильтрации флюидов в условиях физико-химического взаимодействия с пористой средой рассматривают как систему уравнений фильтрации, выраженных через закон Дарси, уравнение неразрывности, уравнение состояния жидкости и пористой среды, и также диффузии и массообмена.
Растворение гипсоносных пород оснований ГТС в процессе строительства и эксплуатации изучали H.H. Веригин, Б.С. Шержуков, С.Н. Нумеров, Ф.М. Бочевер, А.Н. Патрашев, A.C. Малышев, В.М. Шестаков, В.П. Недрига [10 - 14].
Решение уравнений, удовлетворяющее заданным начальным и граничным условиям фильтрационного и диффузионного потока, позволяет определить значение концентрации С' выщелачиваемого вещества в точке исследования, объёма V и массы М вымываемой породы в единицу времени:
С' = f(x, у, z); М = £Ci')/V; V = У породыкоткр.пор.
Мониторинг фильтрационных процессов в основании плотины лабораторно-химическим анализом является трудоёмким и затратным методом. Быстроменяющиеся гидродинамические и гидрогеохимические условия в основании плотины трудно оценить в режиме реального времени.
Дальнейшие перспективы развития исследований процессов фильтрации в
основаниях ГТС, по мнению автора, могут быть связаны с изучением электрофизических свойств фильтрационных вод: поиском связи между концентрацией С' растворённых солей и сопротивлением R ёмкостью С раствора, т.е. С' = f(R, С).
Использование кондуктометрического способа мониторинга свойств фильтрационных вод позволит сделать обоснованный выбор мероприятий по защите пород основания от разрушения и снизить риск возникновения ЧС на ГТС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гидротехнические сооружения / под ред. Н.П. Розанова. - М.: Агропромиздат, 1985.-432 с.
2. Сведения о чрезвычайных ситуациях, происшедших на ГТС. [Электронный ресурс - материалы с сайта mchs.gov.ru]. (дата обращения - 05.09.2018 г.).
3. Баренблат Г.И., Желтое Ю.П. Об основных уравнениях фильтрации однородных жидкостей в трещиноватых породах // Докл. АН СССР, 1960, т. 132, № 3. - С. 545 -548.
4. Истомина B.C. Фильтрационная устойчивость грунтов. М., Госстройиздат, 1957.-328 с.
5. Чугаев, P.P. Подземный контур гидротехнических сооружений. - Л.: Энергия, 1974.-237 с.
6. Замарин Е.А. Движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями. - Ташкент, ОИИВХ, 1931. - 112 с.
7. Шехтман Ю.М. Неустановившийся приток жидкости к горизонтальной дрене с заполнением. // Инж.ж., 1961, № 3. - С.169 - 172.
8. Щукарев А.Н. Распределение веществ между двумя несмещивающимися растворителями. //ЖРФХОД896. т. 28, вып.5. - С. 423.
9. Веригин H.H. О растворении пластов горных пород в подземных водах. // Сб. тр. ВОДГЕО. - М., вып. 6, 1964. - С. 7 - 9.
10. Веригин H.H., Шержуков B.C. К методике расчета растворения и выноса солей в основаниях гидротехнических сооружений // Сб.тр. ВНИИГ, вып. 48. - Л, 1970. - С. 263 -277.
11. Шержуков B.C., Малышев A.C., Голованова Н.К. Прогноз растворения пластовых гипсов в основаниях гидротехнических сооружений // Сб. тр. ВОДГЕО, 1984. -С. 26-28.
12. Шестаков В.М. К теории фильтрации растворов в грунтах // Вопросы формирования химического состава подземных вод. - М.: МГУ, 1963. - С. 192-213.
13. Нумеров С.Н. Приближенный способ расчета напорной фильтрации в основании гидротехнический сооружений. // Изв. ВНИИГ, т. 50, 1953. - С. 71 - 90.
14. Недрига В.П., Покровский Г.Н., Демьянова Э.А. Строительство плотин на основаниях, содержащих водорастворимые соли. // Тр. ВОДГЕО «Совершенствование систем водоснабжения, очистки сточных вод и сооруж. промышлен. гидротехники». М., 1984. -С. 110-117.
УДК 614.84
Ю.В. Орлов, С.В. Ефимов
Воронежский институт - филиал ФГБОУ ВО «Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России»
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЮЧЕЙ СРЕДЫ ВНУТРИ И СНАРУЖИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
