Альтернативні джерела технічного водопостачання підприємства в умовах підтоплення території ґрунтовими водами

ліквідація небезпечних  підпорів і скупчень води;

відновлення роботи існуючих дренажних  систем, очищення колодязів і труб на горизонтальних дренах;

влаштування захисних дамб, інженерного дренажу, здійснення вертикального планування, будівництво зливової каналізації на забудованих територіях;

будівництво нових дренажних систем;

інвентаризація штучних  водойм, особливо каскадного розміщення, водосховищ, ставків, на річках та в знижених формах рельєфу з метою визначення гідроекологічної і економічної ефективності функціонування та обґрунтування їхнього оптимального складу;

впровадження постійно діючих моделей річкових басейнів та техногенно-геологічних систем «техногенний об’єкт – геологічне середовище» для територій з активним впливом підтоплення на екологічні параметри навколишнього середовища або ризиком надзвичайних екологічних ситуацій.

Високі темпи народногосподарського  освоєння території України обумовили регіональні і локальні зміни геолого-гідрогеологічних умов, серед яких особливу гостроту придбали процеси, пов'язані з підтопленням.

 Масштаби негативної дії цього явища настільки великі, що виникла необхідність створення контролю, прогнозування і управління гідрогеологічними процесами на підтоплених і територіях, що підтоплюються, а також підготовки геолого – гідрогеологічної основи для розробки схем захисних заходів щодо промислових міст, де техногенне навантаження на територію особливо високе.

Аналіз результатів  виконаних різними організаціями  робіт за оцінкою підтоплення територій показав, що у всіх випадках відчувався явний недолік початкової гідрогеологічної інформації - головним чином через нестачу свердловин, по яких є можливість фіксації стану і зміни режиму підземних вод.

При вивченні підтоплення  пріоритет відданий біолокаційному зондуванню як більш дешевому і високопродуктивному методу, на який техногенні перешкоди не роблять впливу[7].

Вивчення процесів підтоплення є першорядним в тому плані, що вони визначають механізм міграції всіх видів забруднювачів у верхній частині літосфери. При цьому відбувається зміна (негативна) структури, механічних, водно-фізичних і хімічних властивостей ґрунтів. Підтоплення територій в умовах міської агломерації представляє небезпеку відносно просадки ґрунтів, утворення техногенних пливунів, формування надвигів, корозії комунікацій водопровідно-каналізаційної сіті, фундаментів будівель і споруд.

При наявності джерел живлення залягання  підземних вод значною мірою  визначається геологічною будовою  місцевості: структурою і літологічним складом гірських порід. Внаслідок того, що водопроникні і водотривкі породи розташовані в земній корі по черзі, виникають умови для накопичення вільних вод у товщі водопроникних гірських порід, які розташовані над водотривкими. У цих умовах на різних глибинах від поверхні землі формуються водоносні шари, або водоносні горизонти, під якими розуміють насичені водою водопроникні шари гірських порід. Вода може заповнювати не всю товщу водопроникного шару, а лише до визначеної поверхні. Якщо при проходженні водоносного горизонту колодязем, шурфом або свердловиною вода в них залишається на тому ж рівні, на якому вона знаходилася в породі, то ця поверхня рівнів є вільною і носить назву дзеркала, або рівня підземних вод. Водоносні горизонти, які мають вільну поверхню, носять назву водоносних горизонтів з вільною поверхнею.

Вільна поверхня підземних вод не може бути ідеально рівною. Над нею підіймаються капілярні води, які зволожують до деякої висоти розташований вище шар водоносної породи, тобто капілярну кайму. Капілярна кайма гідравлічно зв’язана з водоносним шаром і коливається разом з рівнем підземної води. Відстань по вертикалі від водотривкого ложа до дзеркала підземних вод називається потужністю водоносного шару.

Якщо в свердловині, яка перетинає водотривку породу, рівень води встановлюється вище нижньої поверхні водотривкого шару, то води, які заповнюють водопроникну породу, знаходяться під тиском і водоносний горизонт називають напірним водоносним горизонтом[8].

Чим ближче підземні води залягають до поверхні, тим більше вони залежать від кліматичних факторів і тим інтенсивніше відбувається водообмін між підземними та поверхневими водами. Підтоплення на сучасному етапі відносять до числа найбільш прогресуючих негативних геологічних процесів, які наносять шкоду народному господарству України. Воно викликається цілим комплексом причин, які діють у різноманітних комбінаціях. Проте, однією із основних причин (разом з природними факторами), яка порушує динамічну рівновагу водного балансу, що приводить до підтоплення ґрунтовими водами, є господарська діяльність. В Україні цей процес проявляється у великих масштабах у містах, промислових підприємствах, де технічне навантаження на міські агломерації особливо високе[9].

Розробка заходів для  ефективної боротьби з підтопленням потребує координації та прогнозування розвитку цього явища.

Дана дипломна робота на тему: «Альтернативні джерела технічного водопостачання підприємства в умовах підтоплення території ґрунтовими водами» розглядає можливість вирішення проблеми підтоплення території даного підприємства природоохоронними економічними методами і разом з цим досліджується можливість обладнання водопостачання із альтернативного джерела.

 Крюковський вагонобудівний  завод (КВБЗ) – підприємство машинобудівного комплексу, яке займається виготовленням пасажирських та вантажних вагонів, контейнерів, автогрейдерів, ескалаторів метро та іншої продукції. Промисловий майданчик заводу займає велику територію – на ньому розташовані цехи та промислові об^’єкти. Враховуючи великі об’єми   виробництва - потреба в постійному споживанні технологічної води зростає. Завод розташований на правому березі р. Дніпро, яка і є основним джерелом водопостачання даного підприємства.

Метою даної дослідної  роботи є вибір альтернативного  джерела технічного водопостачання та попередження дії наслідків підтоплення як промислового майданчика  АТ «КВБЗ» так і розташованої поруч з заводом території, де проживає близько 50 тис. жителів м. Кременчука.

Комплексне вирішення  питання зниження рівня води дозволить  понизити та стабілізувати рівень ґрунтових вод не менше ніж на 0,5 метра відносно існуючої глибини в межах (1,2 – 2,4) метра .

 Крім того застосування  проекту дозволить зменшити споживання  заводом технічної води з сіті міськводоканалу  на першому етапі з 1100 тис.м³/ рік до 700 тис. м³/ рік, а при введенні всього комплексу зменшить забір води з річки Дніпро до 200 тис. м³ /рік[10].

Заходи, які передбачені  даною роботою носять природозахисний  характер і дають можливість уникнути підтоплення ґрунтовими водами проммайданчику АТ «КВБЗ» і прилеглої території ( підтоплення підвальних приміщень, осідання фундаментів будівель і споруд), а також зменшити витрати води мінімум на 500 тис. м³/рік із мереж технічного міського водопроводу Демурівського водозабору.

 

1 ОСНОВНА ЧАСТИНА

 

1.1  Характеристика  району розташування заводу

АТ «КВБЗ» розташовується у місті Кременчуці у хвостовій частині Дніпродзержинського водосховища в межах дофінсько-причорноморської тераси р. Дніпро.

Територія проммайданчику заводу (площа близько 1км²) у більшості заасфальтована.

Проммайданчик межує:

- на півночі – з жилим мікрорайоном;

- на північному-заході  – з територією підприємства  «Техтрансмаш»;

- на південному-сході  до проммайданчику прилягає територія  АТ «КСЗ»

- з східної, північної  та південно-східної частини межує  з територією водозабору ПУВКХ.

Рельєф ділянки місцини практично рівний, абсолютні відмітки поверхні складають (67-70) м.

Середньорічна кількість  опадів складає 459 мм, більша частина  яких випадає у теплу пору року.

Сніжний покрив характеризується невеликою величиною і як завжди неврівноважений: з’являється у кінці листопаду, а сходить на початку березня.

Середня кількість днів із сніговим покровом – 82. випарювання  середньорічне – 700 мм, максимальне – 800 мм, мінімальне – 500 мм.

На території КВБЗ знаходяться наступні основні виробничі  підрозділи,  що вносять певний внесок в забруднення приземного шару атмосфери та поверхневий шар ґрунту  правобережжя м. Кременчука:

Відкрите Акціонерне Товариство (ВАТ) «Крюковський вагонобудівний завод», в тому числі:

Вагоноскладальний цех  із дільницями;

Дочірне підприємство «Механічний Завод»;

Енергосиловий цех;

Залізничний цех;

Ковальско-пресовий цех;

Півскатно-візковий цех;

Центральна Заводська  Лабораторія відділу Головного  метролога;

Учбово-виробничий центр  управління кадрів із дільницями навчання та атестації зварювальників;

ЗАТ БМУ «Вагонник»; ЗАТ  «Ритм»;

Технічний Центр;

Теплоелектроцентраль;

Цех безрейкового транспорту, тощо.

 Загальна площа  проммайданчику становить 940287м². Курорти, санаторії, ліси, водоймища, тощо, безпосередньо до території проммайданчику не прилягають[11].

Ситуаційна карта-схема  району міст, в якому розташоване дане підприємство, представлена на рис.1.1. План розташування цехів заводу та комунікацій представлений на рис 1.2. За початок системи координат прийнятий умовно південно-західний кут Головної адмінбудівлі Заводоуправління КВБЗ.

 

1.2  Екологічні  дослідження території

Дніпропетровська геофізична експедиція виконала спеціальні екологічні дослідження по вивченню характеру  підтоплення ґрунтовими водами території  заводу в умовах порушеного режиму підземних вод під дією природних та техногенних факторів.

У процесі досліджень треба було виконати наступні види робіт:

- збір узагальнення  та аналіз матеріалів, спеціальних  досліджень по геологічній будові, гідрогеологічним та інженерно геологічним умовам території району Крюкова, у тому числі КВБЗ;

- проведення детального  біолокаційного зондування з  метою установлення рівня ґрунтових вод і виявлення величини алювіального водоносного горизонту першої надпойменної тераси;

- закріплення пунктів буріння  водопонижуючих свердловин.

 

1.2.1 Методика проведення біолокаційного зондування.

Біолокація виконана для вирішення наступних задач: встановлення глибини залягання рівня ґрунтових вод в умовах порушеного режиму під впливом техногенних чинників; визначення потужності алювіальних водоносних горизонтів першої надпойменної тераси.

Біолокаційний метод  заснований на використанні  біоорганізмів  як датчиків. Практично зйомка базується на ефекті мимовільного обертання металічної рамки в руках людини (оператора) при перетині різних геологічних об'єктів, локальних тектонічних зон з високою водоємкістю, контактів різних порід. Можуть також фіксуватися трубопроводи різного призначення і локальні витоки води, нафти, газу.

По спеціальній методиці, яка ураховує індивідуальні біофізичні особливості оператора, проведено зондування гідрогеологічного розрізу в окремих пунктах, де визначені глибини до рівня ґрунтових вод і межі тектонічних шарів і горизонтів.

Як інструмент (прилад) була використана вертикальна рамка із сталевого дроту діаметром (2 - 2,5) мм з резонатором. Практично біолокаційні спостереження полягають в тому, що оператор з рамкою в одній руці і резонатором в інший пересувається по профілю, підраховуючи кількість обертів рамки на відстані між пунктами спостереження. Потім обчислюється величина біолокаційного ефекту в градусах (обертання рамки) на 1 м. Виміри проводилися з багатократним повторенням, що дозволяло перейти від якісної до кількісної оцінки  об'єкта, що досліджується.

Площа дослідження складала 100 га, сіть спостереження в середньому (10 × 10) м.

 

1.2.2 Причини  підтоплення території заводу

Основними  чинниками, що впливають на умови живлення і розвантаження алювіального водоносного горизонту, є групи природних і штучних чинників, які при сумісній дії обумовлюють підтоплення заводської території. Специфіка і масштабність зміни гідрогеологічних умов на території заводу залежить від багатьох чинників. В результаті узагальнення фактичних матеріалів і проведення спеціальних екологічних досліджень нижче приводиться їхня коротка характеристика і причини підтоплення заводської території.

До групи природних чинників відносяться: геологічні і геоморфологічні, кліматичні та гідрогеологічні.

Геологічні чинники визначають глибину залягання ґрунтових вод, уклон фільтраційного потоку, швидкість і довжину шляху фільтрації. Літологічний склад водовмісних порід і порід зони аерації впливають на умови живлення, фільтрації і розвантаження ґрунтового потоку, амплітуду коливань рівнів, дренованість території визначається також не тільки глибиною  сіті гідрографії, але і літологічним складом порід, від якого залежить можливість відтікав води і його інтенсивності як в горизонтальних так і у вертикальних напрямах.

На ділянках, які складені в зонах аерації пісками, амплітуда коливань рівня ґрунтових вод більша в порівнянні з ділянками, які складені супісками і суглинками. На цих ділянках затруднені умови інфільтраційного живлення, а за рахунок відсутності організованого відведення поверхневого стоку відбувається затоплення території.

Заплава і перша надпойменна  тераса, які складені з алювіальних  відкладень, знаходяться в умовах, що сприяють для природного обводнення, на увазі високого рівня ґрунтових вод і гідравлічного зв'язку їх з водами р. Дніпро, уповільнюють стік поверхневих вод, що було обумовлено плоским рельєфом і створило сприятливі умови для підтоплення. Дренованість цих територій слабка.