CC BY
31
Хорошее совпадение результатов расчетных исследований и натурных наблюдений свидетельствует о соответствии фактического состояния бетонной плотины проектному и подтверждает работоспособность датчиков непосредственного измерения напряжений.
Выводы
Контрольно-измерительной аппаратуры в количестве около 600, установленной на сооружениях высоконапорного гидроузла, достаточно для анализа напряженно-деформированного состояния и назначения критериев безопасности гидротехнических сооружений.
Использовать опытные физико-механические характеристики бетона и учитывать трещинообразование в расчетных моделях целесообразно для определения фактической схемы работы сооружения.
Полученные данные натурных наблюдений и их хорошее совпадение с
результатами расчетных исследований позволяют рекомендовать датчики непосредственного измерения напряжений для контроля гидротехнических сооружений.
1. Плотины бетонные и железобетонные: СП 40.13330.2012. Актуализированная редакция СНиП 2.06.06-85. - М.: Минрегион России, 2012. - 66 с.
2. Эйдельман С. Я. Натурные исследования бетонных гидротехнических сооружений. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 210 с.
Материал поступил в редакцию 30.09.13. Козлов Дмитрий Вячеславович, доктор технических наук, профессор, ректор Тел. 8 (499) 976-29-62
Крутов Денис Анатольевич, кандидат технических наук,главный специалист Тел. 8 (495) 741-44-86 E-mail: [email protected]
УДК 502/504 : 551.495 В. И. ЗАНОСОВА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный аграрный университет», Барнаул
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА БАЛАНС И РЕЖИМ ГРУНТОВЫХ ВОД
Рассмотрены вопросы эксплуатации природно-техногенного водного объекта и его влияния на окружающую среду. Выполнены гидродинамические расчеты режима грунтовых вод с учетом фильтрационных свойств водовмещающих пород. Определена дальность распространения рассолов озера с грунтовым потоком для обоснования размеров санитарно-защитной зоны объекта.
Озеро, рассолы, баланс грунтовых вод, фильтрация, гидрогеохимические условия,
источник загрязнения, санитарная зона.
The article considers questions of usage of a natural - anthropogenic water body and its impact on the environment. Hydrodynamic calculations of a ground water regime are made taking into account filtration properties of water containing rocks. The distance of lake brines with ground flow is determined to justify the sizes of the sanitary protection zone of the object.
Lake,brines,balance of groundwater, filtration, hydro-geochemical conditions, source
of pollution, sanitary zone.
Озеро Селитренное расположено в с высокоминерализованной рапой, систе-западной части Алтайского края и яв- матически пересыхающий в летнее время ляется природно-техногенным объектом. и покрывающийся солевой коркой, кото-До введения в строй Кучукского суль- рая активно подвергалась дефляции при фатного завода озеро представляло собой солевых бурях. Низкие побережья озера мелководный водоем глубиной до 0,5 м представляли собой полосу корково-
4' 2013
пухлых солончаков шириной 200...250 м от уреза воды. После принятия решения о промышленной разработке Кучукского месторождения котловину озера стали готовить под садочный бассейн - элемент технологического процесса добычи и переработки мирабилита [1].
В настоящее время озеро Селитренное - это замкнутый бессточный бассейн. Уровни и объем рассола, площадь зеркала озера напрямую зависят от графика закачки рапы и маточных рассолов после садки мирабилита, т. е. водно-солевой режим объекта полностью определяется технологическим регламентом отработки месторождения.
В связи с тем что озеро Селитрен-ное является обособленным водным объектом и не принимает речной и микро-ручейковый сток, природные факторы в приходной составляющей водного баланса озера представлены атмосферными осадками, поверхностным стоком с водосбора и грунтовым питанием. Подземная составляющая водного баланса озера зависит от периода закачки рассолов. Раз в три года при его заполнении уровень рассолов сначала в течение трех месяцев повышается на 5.5,5 м, а затем резко снижается примерно на такую же величину. Изменения уровня вызывают возмущения в установившемся потоке грунтовых вод. В период «сухого» состояния (около двух с половиной лет) озеро оказывает дренирующее влияние на окружающую территорию. С начала заполнения его рассолы начинают «подпирать» разгружающиеся в озеро грунтовые воды, а затем они подпитывают грунтовый поток в береговой зоне.
Рассматриваемая территория характеризуется сложными гидрогеологическими условиями. Грунтовые воды, приуроченные к отложениям различного возраста и генезиса, имеют пестрый химический состав, который испытывает колебания во времени. Фильтрационные свойства четвертичных отложений отличаются значительной изменчивостью и характеризуются невыдержанностью в разрезе и по площади. Величины коэффициентов фильтрации колеблются от 0,1 до 19 м/сут. Их средневзвешенные значения, по результатам откачек из скважин, вдоль западного борта озера составляют 2,46.4,2 м/сут, в пределах восточного берега увеличиваются до 8,8 м/сут. Гидродинамический режим грунтовых вод характеризуется как
прибрежный, определяемый в основном колебаниями уровня озера, и азональный, зависящий от гидрологических, геологических и искусственных факторов. Грунтовые воды солоноватые, минерализация - 3.5 г/дм3 и выше.
Периодические повторения циклов технологической схемы отработки месторождения оказывают влияние на изменение гидродинамических и гидрогеохимических условий прибрежной территории. Вследствие инфильтрации рассолов из садочного бассейна происходит миграция солей, которая приводит к увеличению их концентрации в почвогрунтах и горизонте грунтовых вод вблизи водоема. Растекание высокоминерализованных вод обусловлено следующими факторами: влиянием самого садочного бассейна, которое можно приближенно рассматривать как «большой колодец», влиянием естественного движения подземных вод и влиянием ближайших водозаборов. Поскольку грунтовые воды рассматриваемой территории не используются для хозяйственно-питьевых, технических или иных целей, то принудительные откачки подземных вод, приуроченных к верхним водоносным горизонтам, отсутствуют. Основное воздействие на этот процесс оказывает естественное движение подземных вод, влияние самого озера сказывается лишь в непосредственной от него близости.
Таким образом, прогноз «загрязнения» подземных вод на участке, прилегающем к озеру Селитренное, включает оценку следующих характеристик:
расхода стоков, фильтрующихся из поверхностного водоема в условиях подпертой фильтрации;
дальности распространения стоков по водоносному горизонту;
времени, за которое некондиционные воды, двигаясь по пласту, достигнут ближайших водозаборов.
Дальность распространения стоков х по водоносному горизонту по направлению потока за время t приближенно определяется по формуле [2]:
х = К
ср
V
1 + -
я • п • т ■ К
ср
П
(вв)
где Q — расход стоков, фильтрующихся из озера в водоносный горизонт, м3/сут; Дср - усредненный радиус водоема, м; qe — естественный расход потока грунтовых вод, м2/сут; п — пористость водоносных пород; т — мощность грунтового потока.
4' 2013
Расход грунтового потока qe = к • Ь • h • ^ м2/сут,
где к - коэффициент фильтрации водовмещающих пород, м/сут; Ь - ширина полосы грунтового потока, м; к - средняя мощность грунтового потока в пределах выделенной полосы, м; i - уклон грунтового потока.
Для расчетов использованы данные, полученные по пяти гидрологическим створам, результаты опытно-фильтраци-
онных работ и графические материалы.
Максимальный уровень воды при заполнении озера принят 108 м, средняя мощность грунтового потока - 9 м, коэффициенты фильтрации определены по данным опытно-фильтрационных работ в режимных скважинах. Результаты расчетов приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Расчет расходов грунтового потока
Склон котловины озера Ширина полосы грунтового потока Ь, м Коэффициент фильтрации к, м/сут Средние уклоны грунтового потока i Расход грунтового потока qе, м2/сут
Северо-западный 1200 4,30 0,0019 88,24
Западный 1400 1,99 0,0043 107,82
Юго-западный 700 3,33 0,0013 27,30
Южный 1050 1,29 0,005 60,91
Восточный 2200 8,80 0,003 522,70
Северо-восточный 950 1,38 0,01 117,99
Северный 500 2,35 0,005 52,88
Таблица 2
Расчет зоны влияния озера Селитренного на грунтовые воды
Время, сут
Северозападный склон
Западный склон
Дальность распространения рассолов, м
Юго-западный склон Южный склон Восточный склон Северовосточный склон Северный склон
59,8 127,2 1050,7 241,1 111,0
65,1 132,5 1056,0 246,4 116,3
70,4 137,8 1061,3 251,7 121,6
75,7 143,1 1066,7 257,0 126,9
81,0 148,4 1071,9 262,3 132,2
86,3 153,7 1077,2 267,6 137,5
30 60 90 120 150 180
181,8 187,1 192,4 197,7 203,0 208,3
220,9 226,2 231,5 236,8 242,1 247,4
Выполненные гидродинамические расчеты имеют оценочный характер. Это связано с некоторой условностью принятой геофильтрационной схемы и сложностью учета при выборе расчетных параметров изменчивости водовмещающих пород и гидродинамических характеристик. Менее всего изучены фильтрационные свойства пород на восточном склоне котловины озера Селитренного, где пробурен лишь один створ наблюдательных скважин.
Выводы
Образовавшийся подпор грунтовых вод сохраняется в течение короткого времени. С началом сброса маточных рассолов возобновляется дренирующая роль озера Селитренного, и рассолы из области их фильтрации вновь возвращаются в бассейн вместе с потоком грунтовых вод.
Высокая минерализация и плотность рапы приводят к незначительному повышению минерализации грунтовых
4' 2013
вод только в прибрежной полосе.
Фильтрационная неоднородность пород обусловливает неравномерное перемещение макрокомпонентов в подземных водах.
Скорость распространения фильтрующихся в грунтовый горизонт вод не превышает нескольких десятков метров за период закачки и нахождения рапы в озере.
Учет степени и направленности гидрогеохимических изменений является значимым фактором обоснования санитарно-защитной полосы озера Селитренного как природно-техногенного объекта.
При проектировании зоны санитарной охраны объекта необходимо учитывать специфику и природные особенности территории (гидрологические и гидрогеологические характеристики, фильтрационные свойства грунтов зоны аэрации, распространение вещества с подземным, грунтовым стоком, атмосферный
1б9)
перенос и др.), антропогенные изменения побережья и влияние озера на окружающую природную среду.
1. Производство сульфата натрия из рассолов озера Кучук; отв. ред. Е. Е. Фро-ловский. - СПб: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2001. - 444 с.
2. Оценка изменений гидрогеологиче-
ских условий под влиянием производственной деятельности; отв. ред. В. М. Фомин. - М.: Недра, 1978. - 204 с.
Материал поступил в редакцию 11.04.12. Заносова Валентина Ивановна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Тел. 8 (3852) 628-082 E-mail:[email protected]
УДК 502/504 : 556.51 Е. Г. УГРОВАТОВА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
ОБОСНОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ ТИПОВ ПЕРЕБРОСКИ СТОКА НА ПРИМЕРЕ РЕКИ ЗАПАДНЫЙ МАНЫЧ
Обосновано применение комбинированных типов переброски стока из бассейнов Дона и Кубани в реку Западный Маныч. Приводится общее уравнение водохозяйственного баланса реки-реципиента с комбинированным типом переброски стока, представлены условия функционирования таких систем.
Каналы переброски стока, межбассейновые и внутрибассейновые системы переброски, крмбинированный тип переброски стока, критерии функционирования систем переброски стока.
The substantiation of application of mixed types of a drain transfer from the Don's and Kuban's basins to the Western Manych river is considered. The general equation of the hydro-economic balance of the river-recipient with a mixed type of drain transfer is given,there are presented conditions of functioning of such systems.
Channels of the drain transfer,interbasin and intrabasin water transfers,mixed type of the drain transfer,criteria of functioning of drain transfer systems.
В бассейнах рек Нижнего Дона и Кубани в маловодные годы наблюдается дефицит водных ресурсов, так как распределены они в некоторых регионах, и особенно на юге России, крайне неравномерно. Для решения задач с дефицитом водных ресурсов используют схему переброски стока как внутри бассейна, так и из других бассейнов рек.
Масштабы крупнейших перебросок в мире значительно выросли: от 0,5.1 км3 в год (расходом 15.30 м3/с) в начале XX века до 10 км3 в год (расходом более 300 м3/с) в настоящее время. Примеры перебросок воды есть во многих странах. В бывшем СССР крупнейшим сооружением являлся Каракумский канал, забирающий из Амударьи в западном направлении не менее 10 км3 воды в год, используемой главным
5-
образом на орошение [1].
В России и странах ближнего зарубежья общая величина
перебрасываемых вод составляет более 110 км3 в год. Только крупных каналов с расходом воды более 100 м3/с насчитывается около 60. Их суммарная пропускная способность составляет 7,5 тыс. м3/с [2]. Сейчас в России действует 37 систем межбассейного перераспределения стока, которые перебрасывают более 17 км3/год воды [3].
Существуют следующие
классификации систем территориального перераспределения стока (ТПС): по виду переброски стока, по протяженности, по назначению и др. По типу переброски стока ТПС различают межбассейновые, внутрибассейновые и локальные [1, 4, 5].
Локальные (местные) системы
4' 2013
