Способ размещения вертикальных скважин для перехвата загрязненного потока из накопителей

Авторы патента:

Скляренко Елена Олеговна (RU)

Баев Олег Андреевич (RU)

Ищенко Александр Васильевич (RU)

Косиченко Юрий Михайлович (RU)

E02B3/16 - противофильтрационные устройства или швы (швы в фундаментах E02D 29/16; уплотнение швов, не ограниченное гидротехническим применением E04B 1/68)

E02B11/00 - Осушение земель, в том числе для сельскохозяйственных целей

Владельцы патента RU 2528491:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НОВОЧЕРКАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕЛИОРАТИВНАЯ АКАДЕМИЯ" (ФГБОУ ВПО НГМА) (RU)

Изобретение относится к области защиты грунтовых вод от загрязненных фильтратов из накопителей и может быть использовано для перехвата загрязненных потоков из накопителей на пути движения в открытые водотоки. Способ размещения вертикальных скважин для перехвата загрязненного потока из накопителей заключается в устройстве ряда перехватывающих скважин, которые устраивают на расстоянии от концевой части накопителя, ориентированного навстречу грунтовому потоку, т.е. в районе выхода максимального объема фильтрата в зоне наиболее высоких выходных градиентов напора. Ряд скважин устраивают с увеличением диаметра и глубины от краев ряда скважин к центру. Котлован в плане на местности размещают минимальным по ширине, ориентируя длину котлована в направлении движения грунтового потока. Обеспечивается эффективный перехват и отвод наиболее концентрированного фильтрата. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Известен способ устройства линейного ряда совершенных скважин, расположенных вблизи контура с постоянным давлением /Емельянов А.В., Клейман Д.Б., Станченко И.К., Чельцов М.И. Водопонижение в строительстве// Изд. по строительству, М., 1971, с.86-92. Данный способ предусматривает расположение вблизи контура питания линейной водопонижающей установки в виде ижекторных иглофильтров.

Недостатком приведенного способа является устройство скважин одинаковой длины и диаметра по контуру источника напорного питания, что требует дополнительных затрат.

Известны результаты выполненных исследований фильтрации из накопителей аналитическим методом /Романов А.В., Селюк Е.М. Аналитические методы прогноза фильтрации промышленных стоков из шламохранилищ и накопителей.// Вопросы фильтрационных расчетов гидротехнических сооружений. Сб. №5. Изд. лит. по строит. М., 1973, с.78-95.

Недостатком приведенных исследований является то, что для перехвата загрязненного фильтрата из шламохранилищ и накопителей используется горизонтальный дренаж, который не учитывает форму распространения фильтрата в грунте не по ширине, не по длине.

Наиболее близким техническим решением является способ защиты от загрязнения грунтового потока, включающий устройство ряда перехватывающих вертикальных скважин /Косиченко Ю.М., Абуханов А.З., Ищенко А.В., Омелаев Т.Ю. Исследование эффективного варианта защиты от загрязнения грунтового потока золошлаковыми отходами Новочеркасской ГРЭС// Известия вузов. Сев. - Кавказ. Регион. Технические науки, 2001, №2. с.96-100. Данный способ предусматривает устройство ряда вертикальных скважин одинакового диаметра и длины и перекрывающих полностью весь загрязненный поток по линии раздела чистого и загрязненного потоков.

Недостатком приведенных способов является устройство ряда вертикальных скважин одинакового диаметра и длины, что требует дополнительных затрат.

Технический результат, на достижение которого направленно изобретение, заключается в том, что предлагаемый способ размещения вертикальных скважин для перехвата загрязненного потока из накопителей является более эффективным, так как уменьшив ширину котлована и ориентируя длину с направлением грунтового потока, уменьшается площадь растекания загрязненного фильтрата, что дает возможность уменьшить количество вертикальных перехватывающих скважин. Кроме того, за счет увеличения диаметра и глубины скважин к центру ряда перехватывающих скважин обеспечивается эффективный перехват и отвод наиболее концентрированного фильтрата.

Аналогичные исследования в качестве примера выполнены путем моделирования перехвата фильтрационного потока загрязненных вод из котлована для накопления золошлаковой пульпы на электрогидродинамической установке (ЭГДА) для II секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС. /Совершенствование инженерной защиты грунтовых вод от загрязнения фильтратом накопителей промышленных отходов: автореферат канд. тех. наук: 05.23.07// Скляренко Е.О. - Новочеркасск, 2008. - 23 с.

При моделировании принимались следующие допущения: 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 из электропроводной бумаги устанавливались граничные потенциалы напряжения шина Ш₁-100% и шина Ш₂-0%.

В результате моделирования получена общая схема взаимодействия чистого грунтового потока и загрязненного фильтрата из золоотвала (фиг.1). При построении гидродинамической сетки установлена точка раздела «А» и линия раздела грунтового потока и загрязненного фильтрата.

Анализ распределения градиентов напора (фиг.2) 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 j_вых распределятся следующим образом (см. фиг.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 фиг.2 видно, что градиенты напора в III зоне составляют 53,85% от IV зоны, во второй зоне 46,1% и в I зоне - 17,7%.

3. Из фиг.2 видно, что градиенты напора J_в растут, начиная от I к IV зоне котлована, в IV зоне они в 5,6 раза выше, чем в I зоне.

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 (фиг.2), так как в этой зоне выявлены наиболее высокие выходные градиенты напора и соответственно можно предположить, будет наиболее высокий процент выноса загрязненного фильтрата.

По условиям построения гидродинамической сетки все расходы отдельных лент равны между собой:

Δq=Δw·v,

где Δw - площадь криволинейного квадрата гидродинамической сетки;

v - скорость фильтрации.

Однако площадь Δw криволинейного квадрата гидродинамической сетки различна, поэтому через эту площадь пропускается один расход загрязненного фильтрата, но с различной концентрацией.

Проанализировав концентрацию загрязненного фильтрата и скорости фильтрации в ряду скважин по гидродинамической сетке, установлено, что наибольшее значение концентрации фильтрата с и скорости фильтрации v будут в центре ряда (фиг.3).

Чтобы выровнять график, необходимо диаметр скважин d и глубину h выполнять с постепенным увеличением к середине потока и принимать максимальными в центре ряда скважин (фиг.4, 5).

Максимальное значение выходных градиентов напора по ширине фильтрационного потока (см. горизонтальную шкалу) и по длине распространения загрязненного фильтрационного потока (см. вертикальную шкалу) находится в центре потока (фиг.6).

Аналогичная картина распределения градиентов напора по каждому ряду по ширине и по длине потока в динамике распространения (фиг.7).

Построенная гидродинамическая сетка позволяет определить все интересующие элементы потока.

Градиент считается равным отношению:

где Δφ - разность потенциалов между потенциалами между эквипотенциальной линией φ=const и соседней эквипотенциальной линией φ+Δφ=const;

Δs - расстояния вдоль линии тока между двумя данными эквипотенциалами.

1. Способ размещения вертикальных скважин для перехвата загрязненного потока из накопителей, включающий устройство ряда перехватывающих скважин, отличающийся тем, что вертикальные скважины устраивают на расстоянии от концевой части накопителя, ориентированного навстречу грунтовому потоку, т.е. в районе выхода максимального объема фильтрата в зоне наиболее высоких выходных градиентов напора, при этом ряд скважин устраивают с увеличением диаметра и глубины от краев ряда скважин к центру.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что котлован в плане на местности размещают минимальным по ширине, ориентируя длину котлована в направлении движения грунтового потока.

Изобретение относится к противофильтрационным экранам из листовых полимерных материалов, в частности к стыковым соединениям полимерных листов, и может быть использовано на каналах и водоемах, в основании которых наблюдаются просадки и пучение грунта.

Способ создания противофильтрационного покрытия с бентоматами на просадочных грунтах // 2523499

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты водоемов, каналов и накопителей промышленных отходов, выполненных на просадочных грунтах.

Способ сопряжения гидроизоляционного геосинтетического материала (ггсм) в противофильтрационном экране при длительном перерыве в строительстве // 2512352

Изобретение относится к области гидротехнического, гражданского и промышленного строительства и может быть использовано при создании противофильтрационных конструкций в основаниях, на каналах и водоемах и направлено на повышение надежности конструкции противофильтрационного экрана при проведении его строительства в несколько этапов.

Способ и система для точечного крепления гидроизоляционной мембраны к гидросооружениям // 2505642

Способ и система для точечного крепления гидроизоляционной и защитной мембраны (13) из пластикового материала для защиты и гидроизоляции поверхностей гидросооружений (10), таких как каналы, туннели, дамбы и т.п.

Узел герметизации стыков ограждающих конструкций искусственных грунтовых островов // 2503774

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам для герметизации стыков сборных ограждающих конструкций искусственных грунтовых островов.

Способ предотвращения фильтрации загрязненных высокоминерализованных промышленных отходов в водоносный горизонт подземных вод и противофильтрационный накопитель // 2501905

Изобретение относится к области экологии, а также к гидротехническому строительству, природо- и недропользованию. Способ заключается в поддержании уровня промышленных отходов в пределах контура противофильтрационного накопителя.

Способ создания противофильтрационного покрытия каналов и водоемов с крутыми откосами // 2495979

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты каналов и водоемов. Способ включает укладку защитного покрытия из матрацно-тюфячных габионов и водонепроницаемого противофильтрационного элемента из геомембраны.

Способ создания противофильтрационного покрытия // 2494192

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты ложа каналов и водоемов различного назначения.

Каменно-насыпная плотина с асфальтобетонной диафрагмой // 2460846

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может применяться для возведения высоких каменно-насыпных плотин. .

Способ защиты морских террас, береговых откосов от ветровой и водной эрозии // 2460845

Изобретение относится к защите объектов окружающей среды и, в частности, к защите морских террас, береговых откосов от ветровой и водной эрозии. .

Регулятор дренажного стока // 2528210

Изобретение относится к гидротехнической мелиорации и может быть использовано для автоматизации дренажных систем, а именно для перекрытия трубопроводов закрытой дренажной сети.

Пруд-испаритель дренажного стока // 2528006

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к орошаемому земледелию при утилизации минерализованного дренажного стока гидромелиоративных систем, а также при испарении сточных вод различного генезиса, минерализация которых сформирована преимущественно минеральными солями.

Способ защиты горизонтального закрытого дренажа от заохривания // 2527044

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам защиты от заохривания горизонтального дренажа. Способ заключается в том, что одновременно с подачей выхлопных газов в полость дрены подают мелкодисперсный порошок торфяной золы сухого удаления.

Пруд-испаритель минерализованного дренажного стока // 2527041

Способ осушения торфяных болот при строительстве взлетно-посадочных полос аэродромов // 2527033

Изобретение относится к строительству и гидромелиорации и может быть использовано для осушения взлетно-посадочных полос аэродромов, автомобильных и железных дорог.

Способ утилизации дренажного стока // 2527032

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к орошаемому земледелию для утилизации минерализованного дренажного стока гидромелиоративных систем, а также для испарения сточных вод различного генезиса.

Способ нагнетания поверхностной воды в землю // 2527028

Способ нагнетания поверхностной воды в почву под участок грунта включает установку серии вытянутых насосных/дренажных канальных элементов в серию скважин, продолжающихся в грунт.

Кремнегуминовый почвенный мелиорант // 2524956

Изобретение относится к области природоохранных технологий, передовых аграрных технологий и химии кремнийорганических соединений и может быть использовано для восстановления структуры нарушенных почв путем стабилизации водопрочных агрегатов.

Дренажное устройство с экраном из уголкового профиля // 2520987

Изобретение относятся к мелиоративному строительству и может быть использовано при строительстве осушительных систем на тяжелых грунтах. Дренажное устройство с экраном из уголкового профиля включает перфорированную трубу с непроницаемым экраном, выполненным прерывистым по длине, и дренажную засыпку из фильтрующего материала в местах разрыва экрана.

Способ повышения надежности работы закрытого горизонтального трубчатого дренажа при реализации точного земледелия // 2520678

Изобретение относится к проектированию, строительству, реконструкции, ремонту и эксплуатации закрытого горизонтального трубчатого дренажа на землях сельскохозяйственного назначения при реализации точного земледелия, а также на промышленных, городских, поселковых и других территориях.

Способ возведения горизонтального подземного водозабора комбинированной конструкции // 2528836

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к водозаборным сооружениям, и может быть использовано для забора воды из подземных источников при неглубоких залеганиях грунтовых вод. Способ возведения горизонтального подземного водозабора комбинированной конструкции, включающего водоприемник и водосборный колодец, заключается в том, что основной водоприемник выполняют в виде открытого лотка 1, перекрытого сверху металлической решеткой 2, поверху которой продольными рядами укладывают габионные тюфяки 3 с дренажными устройствами. Габионные тюфяки 3 изготавливают из легких фашин, перфорированных труб и металлической сетки. Поверху габионных тюфяков 3 вдоль лотка укладывают гибкие тюфяки 6, выполняемые из дренирующего заполнителя, который изготавливают из плотных рядов легких фашин, завернутых в геосетку. В конце водоприемного лотка 1 устраивают водосборный колодец 9, оборудованный водозаборным трубопроводом 10. Обеспечивается эффективность работы водозаборного сооружения. Заявленный способ наиболее эффективно может быть использован в прибрежных и других водоносных грунтовых массивах с глубиной залегания безнапорного уровня грунтовых вод до 7-10 м для водоснабжения сельских поселений, небольших городов и поселков. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.