CC BY
148
ВЫБОР МЕСТ ПОДВОДНОГО ОТВАЛА ГРУНТА ДНОУГЛУБЛЕНИЯ С УЧЕТОМ ВЕТРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
И.А. Грищенко
ЧерноморНИИпроект, г. Одесса
There are 18 seaports working now in Ukraine and those provide the main part of export cargo operations. High level of dredging is required to support necessary navigation depth of port waters and channels. Most of the soil retrieved is to be stored on the underwater storage (dumping). Choice method of the place and paramétrés of the underwater dump based on the A.B. Karaushev's turbulent diffusion theory is offered. Consideration of economical and ecological aspects is included.
В системе Министерства транспорта Украины сегодня функционируют 18 морских торговых портов, через которые осуществляется основной объем внешнеторговых операций. Это определяет морскую транспортную отрасль как важнейший элемент экономики государства.
Практика показывает, что строительство новых портовых комплексов, их дальнейшая эксплуатация (поддержание навигационных глубин на подходном канале и акватории) сопряжены с большим объемом дноуглубительных работ.
Процесс дноуглубления включает в себя следующие технологические операции: извлечение, транспортировку и отвал фунта. В зависимости от назначения дноуглубительные работы подразделяются на капитальные (строительство и реконструкция) и эксплуатационные (ремонтные или поддержание глубин). Для каждого из указанных видов дноуглубительных работ применяются, как правило, соответствующие технические средства.
Основная масса грунтов, извлекаемых при дноуглублении, по своим свойствам не может быть утилизирована и поступает на подводный отвал с целью захоронения (дампинга). Транспортировка грунта к месту подводного отвала осуществляется грунтоотвозными судами (шаландами) и самоотвозными землесосами. Отвалы грунта могут оказывать существенное воздействие на экологическую ситуацию в регионе.
Негативное воздействие на морские экосистемы может носить постоянный и временный характер. Постоянное воздействие выражается в изменении морфометрии и орографии донной поверхности, качественного и гранулометрического состава донных грунтов, что, в свою очередь вносит изменения в гидро- и литодинамический режимы. Это может повлечь за собой нарушение устойчивости берегов, а также привести к изменению среды обитания гидробионтов, нарушению условий воспроизводства ихтиофауны, возникновению препятствий на путях миграции организмов, ликвидации или ограничению их кормовой базы.
Временное воздействие дноуглубления осуществляется непосредственно в процессе извлечения, транспортировки и отвала грунта. Создается повышенная техногенная мутность, которая может привести к изменению теплопроводности, оптических свойств воды, ухудшению условий дыхания гидробионтов, механическому повреждению их покровов, а нередко - к гибели ряда видов.
Если грунт содержит загрязняющие вещества, то происходит их переход в водную среду. Переход в водную среду загрязняющих веществ называется вторичным загрязнением.
Известия ТРТУ
Экология 2002 - море и человек
Из перечисленных видов воздействия наиболее существенным является повышенная техногенная мутность и вторичное загрязнение.
Нормативы по оценке влияния зоны мутности отсутствуют. В настоящее время природоохранные органы при оценке влияния дноуглубления на водную среду применяют положения «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», в соответствии с которыми допускается повышение концентрации взвешенных частиц на 0,25 мг/л в водоемах I категории и на 0,75 мг/л - в водоемах II категории. Это очень жесткое требование, хотя результаты исследований показывают, что негативное воздействие взвеси наблюдается уже при концентрациях мутности, превышающих фоновую мутность на 20 мг/л. Видный ученый-гидролог Ленинградского ГШ А.В. Караушев показывал, что для решения задач по сбросу взвешенных веществ того же минералогического состава, что и естественные наносы, такой подход к нормированию в целом неправомерен, т.к. относится к сточным водам. При этом указано, что погрешность измерения мутйости составляет 10 - 25 % измеренного значения.
Сброс грунта с грунтоотвозного судна следует классифицировать по типу источника как мгновенный сброс.
Практика показывает, что стоимость дноуглубительных работ зависит в основном от дальности транспортировки извлеченного грунта, поэтому до недавнего времени места отвалов стремились расположить вблизи объектов дноуглубления. При этом необходимо было исключить возможность возвращения грунта под действием волнения и течения в углубляемый канал или участок дна акватории. А такие явления наблюдались при дноуглублении каналов в портах Мариуполь и Белгород-Днестровский, где отвалы располагались вдоль бровок канала и илистый грунт за небольшой период вновь оказывался в канале.
При выборе параметров отвала и его месторасположения необходимо учитывать глубину участка подводного склона, морфологические особенности, свойства грунтов, подлежащих сбросу, параметры волнения и течения. Кроме того, надо исключить возможность попадания материала дноуглубления в экологически значимые районы прибрежной зоны моря и предотвратить возврат материала дноуглубления в канал.
В середине 80-х гг. органы природоохраны на Черноморско-Азовском бассейне, исходя из возросших требований, предъявляемых к охране окружающей среды, обусловили удаление мест отвалов на значительные расстояния от объектов дноуглубления на естественные глубины от 50 до 100 м.
Однако исследования показали, что с увеличением расстояния от объекта дноуглубления до места дампинга потери материала дноуглубления из трюма земснаряда сильно возрастают. Кроме того, при больших глубинах мелкодисперсные фракции грунтов полностью диспергируют и дна не достигают.
По данным исследований, выполненных в США при ремонтном дноуглублении канала в порту Нью-Йорка, потери фунта через днищевые люки при транспортировке его на отвал, расположенный в 9 км от канала, составляют восемь процентов. Очевидно, что с увеличением расстояния от объекта дноуглубления до места дампинга потери материала дноуглубления из трюма земснаряда сильно возрастают. Также к значительным потерям грунта приводит его сброс на больших глубинах. Известны результаты крупномасштабного эксперимента, выполненного в США в районе порта Перл-Харбор, где грунты дноуглубления сбрасывались на глубинах более 150 м на контролируемый участок подводного склона. Исследования показали, что при таких глубинах мелкодисперсные фракции грунтов полностью диспергируют и дна не достигают. Таким образом, сброс грунта на больших глубинах нецелесообразен как с экономической точки зрения, так и с экологической.
При сбросе грунта можно выделить основные фазы его осаждения: опускание материала дноуглубления в виде компактной массы; столкновение опускающейся массы с дном; формирование вторичного облака мутности вследствие удара грунта о дно; долгопериодная пассивная дисперсия взвеси.
При глубинах менее 20 м грунт осаждается в виде обособленного облака и меньшая часть переходит во взвесь. При достаточно больших глубинах происходит вовлечение воды в опускающуюся массу грунта, что приводит к увеличению размеров "облака" взвешенных частиц грунта.
В случае, когда материал дноуглубления разнородный, содержит большое количество воды и крупные агрегаты ила, наблюдается выпадение твердой фазы грунта из основной массы, и осаждение происходит в виде струи через всю водную толщу. Аналогичное явление наблюдается при разгрузке грунтоотвозных судов на подводных отвалах, значительно удаленных от участка дноуглубления. При транспортировке грунта на большие расстояния наиболее крупные частицы, комки грунта оседают на дно трюма, образуя более плотный, тяжелый слой, который при сбросе отделяется от остальной массы грунта и осаждается с большей скоростью, что ведет к размыву "облака". После окончания разгрузки грунтоотвозных судов длительное время в толще воды во взвешенном состоянии остается порядка 2 - 7 % грунта в зависимости от его свойств, гидрологических условий, глубины.
Вторичное "облако" мутности, формирующееся вследствие удара грунта о дно, зависит главным образом от физико-механических свойств как сбрасываемых, так и слагающих дно грунтов.
При сбросе мелкодисперсных грунтов на отвал с легко эродируемым дном образуется наиболее значительный вторичный выброс.
Значительные придонные скорости и наличие уклона дна порядка 0,05° также могут привести к увеличению поражения дна при образовании вторичного "облака" взвешенных частиц грунта.
Столь подробное изучение поведения грунта необходимо для оценки влияния дампинга на морскую среду.
Поскольку основная масса грунта, извлекаемого при дноуглублении поступает на подводный отвал, необходимо размещать его в оптимальном месте и по рациональной технологической схеме. Мировая практика определяет пять основных схем образования отвалов:
1) свободный сброс;
2)сброс в котлован;
3) сброс между подводными дамбами (концентрированный отвал);
4) сброс между надводными дамбами (образование островов, приурезовые отвалы с образованием территории);
5) сброс грунта с последующим прикрытием грунтов или других материалов (применяется при условии отвала загрязненных фунтов).
Из перечисленных схем для илистых фунтов наиболее приемлемой является третья: сброс между подводными дамбами. Такая схема - схема концентрированного отвала разработана "ЧерноморНИИпроектом". Этот способ предотвращает растекание слабых илистых грунтов в виде суспензионных потоков по подводному склону. Концентрация слабых фунтов на офаниченном участке подводного склона достигается путем создания по фанице отвала подводного обвалования. Технология предусматривает создание обвалования из фунтов, разрабатываемых в процессе дноуглубления. Материал, укладываемый в обвалование, выбирается с таким расчетом, чтобы он был устойчив (ядро) к размывающему действию волнения. При отсутст вии воздействия гидродинамических факторов на концентрированный отвал фунты находятся в относительно устойчивом состоянии. Технология концентрированного отвала впервые была успешно применена при строительстве порта Южный.
Известия ТРТУ
Экология 2002 - море и человеь
Из сказанного выше следует, что сброс грунта на больших глубинах нецелесообразен как с экономической точки зрения, так и с экологической.
Таким образом, при выборе участка подводного склона под отвал грунте следует соблюдать следующее условие:
1 > 1кр,
где 1 - расстояние от отвала до экологически значимых районов и углубляемого участка; lxp- критическое расстояние, при котором существует опасность попаданш грунта как на охраняемый, так и на углубляемый участок.
На основе теории турбулентной диффузии A.B. Караушева нами разработана методика выбора места и параметров подводного отвала, позволяющая рассчитат! критическое расстояние 1,ф, концентрацию мутности на отвале и мутность, отвечающую транспортирующей способности потока.
ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ В ВОДООХРАННОЙ ЗОНЕ АКВАТОРИИ АЗОВСКОГО МОРЯ В РАЙОНЕ Г. ЕЙСКА
H.A. Миронова, Ю.К. Афанасьев
ФГУ "Азовморинформцентр", г.Таганрог
The problem of soiling an area of water of Azov Sea by oil near the Yeisk was shown. A feature of hearth of contamination was given. The track record of changing the concentrations by oil in sea water was shown.
Обоснование проблемы
26 октября 1990 г. при обследовании с вертолета береговой линии Таганрогского залива Азовского моря в районе склада ГСМ воинских частей (на расстоянии 200 - 300 м от моря) на поверхности моря, прилегающего к берегу, была обнаружена пленка нефтепродуктов площадью до 7000 м2. 30 октября 1990 г. при расследовании этого факта на месте установлен прямой выход нефтепродуктов в море из слоев глины. 31 октября 1990 г. общая площадь загрязнения составляла 1200 м , концентрации авиационного керосина достигала 2,33 мг/л на выходе.
В 1992 г. в эксплуатации находилось 70 подземных резервуаров для хранения авиационного топлива. С 1990 по 1991гг. утилизировано 25 200 кг керосина Мощность зоны загрязнения - 12-13 м в гидрологическом разрезе, а количество нефтепродуктов в фунте превышало 200 тыс. тонн.
Были выполнены геологические изыскания, пробурены скважины, ко запланированные мероприятия не выполнялись из-за отсутствия финансирования. Былс установлено, что «керосиновая линза», находящаяся на уровне фунтовых вод, движется в сторону Азовского моря и располагается в 200 - 400 м от моря. Министерством обороны РФ было принято решение начать аварийные берегозащитные работы, строительство дамбы, обеспечить финансирование, вынести склады ГСМ за пределы водоохранной зоны.
В 1993 г. краснодарский краевой Комитет по охране окружающей среды проверил выполнение мероприятий по предупреждению зафязнения акватории Азовского моря. Проверка обнаружила, что в основном эти мероприятия не выполняются. Был разработан проект берегоукрепительных и противооползневых мероприятий.
В 1993 г. Азовморводом было проведено обследование сложившейся ситуа-
