Введение к работе
Актуальность іемьі. На современном этапе развития техносферы все более проявляется ее отрицательное воздействие на окружающую природную среду в целом и на грунтовые воды в частности Загрязняющее воздействие на подземные воды оказывает фильтрат золо- и шлакоотвалов, накопителей промышленных отходов и хвостохранилищ
Для предотвращения загрязнений грунтовых вод от фильтрата отвалов и накопителей отходов используются различные компоновочно-конструктивные решения противсфильтрационной и дренажной защиты (экраны, стенки, завесы, дренажи) В процессе эксплуатации различных конструкций этих устройств установлено, что их эффективность и надежность в реальных условиях остаются недостаточными
Это обстоятельство предопределило актуальность и необходимость проведения исследований по разработке новых и совершенствованию существующих конструктивно-компоновочных решений противофильтрационной инженерной защиты грунтовых (подземных) вод от загрязнений фильтратом хранилищ промышленных отходов переработки полезных ископаемых
Целью исследований является разработка и научное обоснование компоновочно-конструктивных решений инженерной защиты грунтовых вод от загрязнений фильтратом накопителей промышленных отходов
Поставленная цель потребовала решения следующих задач
выполнить анализ современного состояния систем сооружений и устройств инженерной защиты и обобщить существующий опыт расчета распространения фильтрата из накопителей промышленных отходов,
научно обосновать систему математических моделей прогнозирования параметров загрязнения грунтовых вод фильтратом из накопителей,
разработать конструкции противофильтрационных элементов для накопителей промышленных отходов,
провести экспериментальные натурные и лабораторные исследования по обоснованию элементов и систем компоновочно-конструктивных решений противофильтрационной и дренажной защиты, \^>
предложить методики фильтрационного расчета разработанных схем/~"\ , -^ противофильтрационной защиты и оценки их эффективности,
разработать рекомендации по повышению эффективности инженерной защиты грунтовых вод от загрязнения фильтратом накопителей отходов
4 в конкретных условиях их эксплуатации
Объекты исследований - секция золоотвала и полигон твердых промышленных отходов (ТПО) Новочеркасской ГРЭС
Достоверность научных результатов обеспечена использованием стандартных статистических критериев для оценки ошибок эксперимента и адекватности построенных моделей исследуемых систем; комплекса независимых методов определения зоны распространения загрязнений с применением аттестованного оборудования и приборов промышленного изготовления, сопоставлением результатов, полученных автором, с данными отечественных и зарубежных ученых, а также результатами решений с позиции теории фильтрации частных случаев инженерной защиты грунтовых вод промышленными отходами
Научная новизна работы заключается в следующем:
обосновано теоретическое решение задачи по определению параметров загрязнения грунтовых вод фильтратом из накопителей промышленных отходов,
получены экспериментальные зависимости по определению параметров зон и концентраций загрязнения грунтовых вод фильтратом из накопителей,
теоретически и экспериментально обоснованы конструктивно - компоновочные схемы противофильтрационной и дренажной защиты при взаимодействии загрязненного фильтрата из накопителя с естественным грунтовым потоком,
получены результаты экспериментальных (методом ЭГДА) и натурных исследований по оценке эффективности противофильтрационной и дренажной защиты грунтовых вод от загрязнений фильтратом накопителей отходов,
- предложены усовершенствованные компоновочно-конструктивные
схемы, противофильтрационные защиты, включающие комбинированные эк
раны повышенной надежности с кольматирующим и «самозалечивающим»
слоями и, защищенные патентом на изобретение, фунтовые стенки с фильт-
рующе-сорбирующими элементами
Практическая значимость работы заключается в разработке рекомендаций по повышению эффективности инженерной защиты грунтовых вод от загрязнения фильтратом из накопителей промышленных отходов за счет
5 применения усовершенствованных компоновочных схем и конструкций про-тивофильтрационной и дренажной защиты
Реализация результатов работы. Внедрение результатов исследований осуществлено при проектировании и использовании полигона ТПО и котлована для хранения золошлаковых отходов Новочеркасской ГРЭС с экономическим эффектом 1,52 млн рублей Полученные результаты используются в учебном процессе для студентов специальности «Гидротехническое строительство»
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы мелиорации и водного хозяйства юга России» (Новочеркасск, 2003г), на заседаниях технического совета Новочеркасской ГРЭС (Новочеркасск, 2006 и 2007гг.), научно- технических конференциях молодых ученых НГМА (Новочеркасск, 2003-2007гг) и семинарах кафедры «Гидротехнические сооружения» НГМА (Новочеркасск, 2005-2008 гг )
Личный вклад автора заключается в разработке конструктивно-компоновочных схем и устройств противофильтрационной и дренажной защиты, теоретическом и экспериментальном их обосновании, проведении натурных и лабораторных исследований, обобщении материалов и разработке рекомендаций для проектирования и эксплуатации инженерной защиты грунтовых вод от загрязнений фильтратом из накопителей отходов
Публикации. Основные положения работы изложены в десяти опубликованных работах, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, и 1 патент на изобретение
Структура и объем диссертации. Диссертация структурно состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы Работа изложена на 172 страницах, содержит 58 рисунков, 18 таблиц и 148 литературных источников, в том числе 10 зарубежных, приложения
Соответствие содержания работы паспорту специальности.
Настоящая диссертационная работа выполнена в рамках НИР ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по проблеме «Безопасность гидротехнических сооружений» и соответствует п 9 паспорта специальности 05 23 07 «Гидротехническое строительство»
