Альтернативні джерела технічного водопостачання підприємства в умовах підтоплення території ґрунтовими водами

Розвантаження відбувається за рахунок роботи водозаборів, свердловин приватного сектора, водопонижуючої системи  гранкар’єру.  По хімічному складу води четвертинного водоносного горизонту відносять до вод змішаного типу: сульфатно-гідрокарбонатного, натрій -  кальцієвого.

Води тріщинної зони  відкладень кори вивітрювання залягають  відносно глибоко і приурочені до тріщин у товщі каолінових глин, які заповнені дресвою гранітів. Рівень води встановлюється на глибині 8,8 м, що відповідає абсолютній відмітці 61,4 м. Живлення водоносного горизонту здійснюється за рахунок фільтрації із четвертинного водоносного горизонту. Водоупором слугує монолітна товща каолінових глин, яка знаходиться нижче. Хімічний склад вод тріщинної зони кори вивітрювань відноситься до змішаного типу з перевагою гідрокарбонатно-натрієвих.

При бурінні свердловини  на глибину 24,3 м у західній частині  проммайданчику заводу алювіальний водоносний горизонт відкритий на глибинах (6,7 – 6,8) м від поверхні. Горизонт безнапірний. Водовмісні породи 2 -3 шари пісків. Водоупором служить товща київських глин верхнього палеогену на глибині 24,1 м. Живлення четвертинного водоносного горизонту відбувається, як за рахунок інфільтрації атмосферних опадів, так і за рахунок перетоку води із палеогенового водоносного горизонту через «вікна» у київських глинах. Як показали дослідні відкачування обидва цих горизонти гідравлічно пов’язані і являють єдиний водоносний комплекс.

Палеогеновий водоносний горизонт відкритий на глибині 24,3 м від поверхні землі. Водовмісними є прошарки тріщинних алевритів у товщі темно-зелених київських глин. Горизонт напірний, гідравлічно пов'язаний із вище лежачими горизонтами через «вікна» у глинах та має з ними спільний рівень на глибині 6,8 м.

Майже для всієї території  проммайданчика характерними глибинами  залягання РГВ є (3 – 7) м від денної поверхні. По складу ґрунтові води - сульфатно-гідрокарбонатні, кальцієво-магнієві з мінералізацією до 1.0 г/л.

На рівневий режим четвертинного водоносного горизонту впливають: робота водозаборів та інших водопонижуючих систем, внаслідок чого рівень води в р. Дніпро на час досліджень був на 1.58 м вищий чим на проммайданчику. В даний час в разі зупинки свердловин водозабору або дренування вод гранкар’єру рівень четвертинного горизонту може піднятися до відмітки 65.1 метра, а це приведе до підпору техногенного водоносного горизонту. Слід також відмітити, що у цьому випадку можливе змішування вод цих горизонтів. Останнє може викликати забруднення підземних вод продуктивного водоносного горизонту і виключити можливість використання цих вод для господарського-питного водоспоживання[13].

 

1.3.3 Основні технічні  рішення

Згідно звіту про результати комплексних екологічних досліджень по вивченню характеру підтоплення ґрунтовими водами території АТ «КВБЗ» в умовах порушеного режиму підземних вод під впливом природних антропогенних факторів вирішено обладнувати водопонижуючі свердловини на проммайданчику. Встановлено що територія заводу підтоплена на (1.3 – 1.5) м від поверхні ґрунту. Для зниження рівня ґрунтових вод не менше ніж на 0.5 м потрібно видалити не менше ніж 500 тис. м³/рік води. Для цього пропонується обладнати 12 свердловин ( дві резервних) з дебітом 10 м³ /годину. Підземні води на даній ділянці по якості не відповідають якості питної води і плануються до використання у технічному водозабезпеченні підприємства. З’єднання систем мереж питного та виробничого водопостачання немає.

Дана дослідна робота обладнання водопонижуючих свердловин виконана по результатам проведених комплексних екологічних досліджень по вивченню характеру підтоплення ґрунтовими водами території АТ «КВБЗ» в умовах порушеного режиму підземних вод під дією природних та техногенних чинників. Наслідки виконаного моніторингу показують, що територія заводу підтоплена на глибину до рівня ґрунтових вод в межах (1.2 – 2.4) м.

Для боротьби з підтопленням території заводу необхідно виконати роботи по обладнанню систем водозниження з використанням буріння і обладнання 12 свердловин з наступними технічними параметрами:

глибина свердловини  не більше 20 м;

діаметр буріння 210 мм;

встановлення фільтрів в інтервалі 16 – 18 м;

дебіт однієї свердловини  не менше 10 – 12 м³/годину.

Система водозниження передбачає виконання двох підсистем, які дозволяють з мінімальними затратами організувати відкачку води та її використання в технологічних процесах підприємства, тобто:

буріння восьми свердловин в районі випробувального басейну  з відводом води в залізобетонну камеру (об’єм 5 тис. м³) з наступним використанням води у технічному водопостачанні цехів заводу по існуючим комунікаціям за допомогою насосної станції, яка розташована біля випробувального басейну;

буріння чотирьох водопонижуючих свердловин в районі ТЕЦ з відводом вод в ємність існуючої станції по виробництву вуглекислого газу та подальшого її використання в технологічному циклі. На рис. 1.4 зображені ділянки заводу, де розроблені водознижуючі свердловини.

Водозабірні свердловини  передбачено розміщувати за межами приміщень – над гирлом влаштовується залізобетонна камера[10].

Для забезпечення надійної роботи системи водопостачання необхідне  постійне спостереження за джерелами води.

Якість води у джерелі  контролюється у відповідності з прийнятою схемою взяття проб із нього. (Таблиця 1.2)

Таблиця 1.2 Якість води

показник	Свердловина, мг/л	Технічна вода, мг/л	Норма для питної води, мг/л
1	2	3	4
Жорсткість	12		7
Нафтопродукти	0.05	0,006	-
Основність	2.7		н/н
Нітрити	0.05		н/н
Нітрати	10		Не більше 45
Хлориди	50-60	20	Не більше 350

 

Продовження таблиці 1.2

1	2	3	4
Сульфати	90	27	500
Нітроген амонійний	2.2	0,34	н/н
Цинк	Сліди		5
Ферум	0.05	0,22	0.3
Купрум	Сліди		1
Завислі речовини (мутність)	2.3	5,89	Не більше 1.5
Сухий залишок	700	255	Не більше 1000
ХСК	10	24,15	-

 

Нагляду та контролю підлягають:

У підземних джерелах води – дебіт водозабірних споруд, зміни статичного та динамічного рівнів у трубчатих та шахтних колодязях, сольовий склад води, санітарний стан джерела води[14].

Соціально-економічна необхідність діяльності, що проектується - поліпшення екологічного стану на території заводу, зменшення споживання технічної води із мережі міськводоканалу до 800 тис. м³/рік.

Для зручності експлуатації та ремонту водопідйомного обладнання водозабірна свердловина розташовується поза будівлею. Над устям водознижуючої свердловини передбачено обладнання залізобетонної камери. Устя свердловини обладнується герметичним пристроєм (оголовком), який виконується у відповідності з вимогами СНіП 2. 04. 02. -84.

У  якості водопідйомного обладнання прийняті центробіжні свердловинні насоси 1ЕЦВ6-10-50-01, які виробляє АП «ЗАВОД ЮЖГИДРОМАШ». Насос цієї марки використовується для подачі води із свердловин з загальною мінералізацією (сухий залишок) не більше 1500 мг/л з водневим показником (рН) від 6,5 до 9,5; з температурою до 25 ^оС, з масовою долею твердих механічних домішок 0,01 %, з вмістом хлоридів не більше 350 мг/л та сірководню – 1,5 мг/л.

Насоси марки ЕЦВ  багатоступінчасті з вертикальним розміщенням вала, працюють з підпором. Підпор – відстань від поверхні води до напірного патрубка насосу, забезпечує змочування верхнього підшипника під час запуску та безкавітаційну роботу насосу. Відстань від забою (дна свердловини) до нижнього фланцю електродвигуна повинно бути не менше 1м .

Для періодичних замірів  рівня води у водопонижуючій свердловині  використовуються спеціальні рівнеміри. У плиті оголовку є спеціальний отвір, закритий пробкою, для пропуску кабелю рівнеміра у свердловину.

У разі затоплення підземної  камери для відкачування води використовується дренажний насос[10].

Будівництво свердловин включає:

буріння свердловин глибиною 20 м буровою установкою УРБ-3АМ з металевою мачтою висотою 16 м;

закріплення ствола обсадними  трубами з затрубною цементацією;

проведення комплексу геофізичних робіт;

обладнання водоприйомної  частини фільтровою колоною;

дослідна відкачка ерліфтом з подачею  повітря від компресора;

опробування свердловини експлуатаційним  насосом;

Можливий вплив діяльності, що проектується, на навколишнє середовище і тип впливу:

зниження і стабілізування рівня ґрунтових вод на 0.5 м  відносно існуючої глибини в межах (1.2 – 2.4) м і як наслідок уникнення підтоплення проммайданчику АТ «КВБЗ»;

 при одночасній роботі усіх  свердловин утворюється єдина  депресійна воронка  і зона її впливу розповсюджується на всю територію заводу;

відсутність будь-якого впливу водопонижуючої мережі КВБЗ на Крюковський водозабір[15].

 

1.4 Розрахунок радіусу депресійної воронки

Теорія руху підземних вод до водозабірних споруд розроблена відносно визначення притоку води до вертикальних та горизонтальних водозаборів. До вертикальних водозаборів відносяться бурові свердловини, колодязі, шурфи та вертикальні стволи шахт. Вертикальні водозабори будь-якого призначення, які відкривають ґрунтові та безнапірні та міжпластові води мають загальну назву ґрунтові колодязі.

Досконалими називаються колодязі які доведені до водоупору і мають  проникність стінки в межах всієї  потужності водоносного шару. Якщо із ґрунтового досконалого колодязя робити відкачку води, то рівень води в колодязі почне знижуватися, а водоносний шар навколо колодязя буде висушуватися. У результаті при зниження рівня води в колодязі на деяку величину навколо нього утворюється понижена поверхня ґрунтових вод, яка має форму воронки і називається депресійною.

При експлуатації підземних вод, а  та кож при проведенні дренажу та висушуванні родовищ, свердловини та інші штучні  дренажні виробітки розташовуються за звичаєм групами на відстані менше двох радіусів впливу. У цих умовах вони взаємодіють. Взаємодія водозаборів виражається у зниженні дебіту, динамічних рівнів, що переважно і спостерігається.

Інтенсивність та характер дії водозаборів  залежать від багатьох природних  та штучних факторів: водопроникності  порід, потужності та ширини підземного потоку, розташування водоупорного ложа, умов живлення та розвантаження водоносного горизонту, взаємозв’язку з іншими водоносними горизонтами, взаємного розташування водозаборів, їх кількості, конструкції фільтрів, досконалості водозаборів. Взаємодіючі водозабори розташовуються лінійно, по контурам геометричної фігури, або в будь-якому другому порядку. Враховуючи одночасний вплив багатьох факторів, розрахунок взаємодіючих водозаборів проводиться методом підбору, в результаті чого і встановлюється потрібне число виробіток, їх найбільш раціональне розташування, конструкції[16].

Із схеми розташування системи водознижуючих свердловин очевидно, що найближчою свердловиною до Крюковського водозабору є С-7, яка повинна бути розташована на відстані (35 – 40) м від кордону проммайданчику заводу. Так як літологічна структура проммайданчику, яка охоплена системою водознижуючих свердловин, та розрахункові дебіти свердловин, то можна зробити висновок, що найбільш «небезпечною» є свердловина найближча водозабору, тобто С-7.

У результаті експлуатації будь-якої водозабірної свердловини  внаслідок фільтраційних явищ у  ґрунтах, які розташовані у області  водоносного горизонту, відбувається утворення депресійної воронки, що характеризується локальним зниженням рівня ґрунтових вод у межах зони впливу, що має експоненціальну залежність. Утворення депресійних воронок характерно лише для безнапірних водоносних горизонтів.