Ландшафтна екологія (стр. 4 из 5)
Таблиця 2.3 – Вихідні дані для завдання
| № п.ч. | Літологічний склад зони аерації | Потужність, м | Коефіцієнт фільтрації, м/добу | Пористість, в частках од. | ||||
| 1 | Пісок мілкозернистий | 0-2 | 0,009 | 0,25 | ||||
| 2 | Супісок | 2-4 | 0,12 | 0,35 | ||||
| 3 | Суглинок легкий | 4-8 | 0,005 | 0,28 | ||||
| 4 | Пісок мілкозернистий | 8-12 | 1,11 | 0,40 | ||||
| 5 | Суглинок легкий | 12-14 | 0,006 | 0,25 | ||||
| 6 | Супісок | 14-16 | 0,20 | 0,40 | ||||
| 7 | Пісок середньозернистий | 16-17 | 2,5 | 0,47 | ||||
Згідно з таблицею 2.1 глибина залягання ҐВ відповідає другій градації (10-20 м), тобто відповідає 2 балам. За літологічними особливостями зони аерації (група а – таблиця 2.2) набирає ще 9 балів. Отже, сума складає 11 балів, що відповідає значенню ПЗ, відповідному III категорії. Така природна захищеність близька до помірної, вона дозволяє припускати можливість незначного техногенного впливу на ҐВ, що залягають в умовах досліджуваної ділянки.
3. ЗАБРУДНЕННЯ ПІДЗЕМНИХ ВОД В РЕЗУЛЬТАТІ ЗМІНИ ЛАНДШАФТІВ
1.Забруднення підземних вод в результаті антропогенної зміни ландшафтів. Накопичувачі рідких відходів.
2.Стадії забруднення підземних вод.
3.Потужність шарів водоносних обріїв – фактор, що регламентує місткість забруднюючих речовин у промислових накопичувачах відходів.
Серед техногенних джерел, що ведуть до зміни ландшафтів, особливу небезпеку представляють поверхневі наземні ємності, призначені для нагромадження і складування рідких і твердих відходів.
Пристосовані вони до природних і штучних поглиблень рельєфу й обваловані (обнесені) дамбами.
Приймачі відходів входять у систему промислової каналізації підприємств хімічної, металургійної, гірничодобувної, нафтохімічної, целюлозно-паперової, фармацевтичної й інших промислових галузей.
Як приймачі рідких відходів часто розглядаються поля фільтрації і поля зрошення стічними водами.
1. Ставки - накопичувачі, випарювачі, буферні ставки. Служать для скидання в них і нагромадження з наступним частковим скиданням у водотоки (накопичувачі).
Якщо зі ставка йде постійне скидання у ріку чи водойму транзитом, то ставок називають буферним.
Площі їх складають від n*1 км2 до n*10 км2. Глибина може складати від 3 до 40 м. Термін заповнення – 15 – 20 років. На днищах – рідкі слабопроникні екрани.
2. “Білі моря” - для складування рідких і твердих відходів (пульпи) содових і содово-цементних заводів (на поверхні утвориться біла кірка від солей хлоридів з мінералізацією 150–200г/л). Пульпа накопичується близько 10-12 місяців, а скидання продовжується 1-2 місяця. Днище екранується глинистими породами товщиною до 40 див і обваловується. Розташовують на терасах (площа n*104 км2).
3. Хвостосховища. Можуть бути рівнинні, ярово – балкові. Тверда частина осідає, а прояснена рідка частина йде в оборотне водопостачання. При розтіканні пульпи утворяться хвости (осідання твердих часток: великі – середні – маленькі). Можуть займати кілька км2.
Склад стічних вод може бути в залежності від виробництва (рудо-збагачуючі комбінати: НCl, H2SO4, цинковий і мідний купорос, феноли).
4. Шлаконагромадження (шлакосховища) – великі земляні спорудження, що займають значні площі, глибиною до 50 м і терміном експлуатації більш 25 років. Служить для прийняття твердих відходів металургійної промисловості – шламів, що подаються гідравлічним способом. Разом зі шламом подається багато стічних вод, що освітлюються, прохолоджують і перемішуються.
Шлам – суспензія дрібних (до 10 – 40 мм) часток у воді; порошки й осадки, що утворяться вчасно електролізу Cu, Zn і т.д.
5. Поля зрошення. Служать для очищення стічних вод фільтрацією й одночасно утилізацією шляхом зрошення і вирощування с/г культур. На комунальних полях зрошення – очищення, на землепашних – очищення значення не має, використовуються стічні води.
6. Поля фільтрації. Тільки на піщаних ґрунтах. Для очищення стічних вод навантаження складає 80 – 300 м3 на га в добу.
7. Полігони твердих побутових відходів. Утворюються фільтрати , що забруднюють підземні води.
8. Золовідвали (шламовідвали) – займають великі площі земляних ємностей, де складуються відходи від електростанцій; характерним елементом є Са. У великих кількостях у них : Si , Al2O3, Fe2O3.
Процеси забруднення підземних вод відбуваються в 3 стадії:
1. прохідна фільтрація зі сховища РВ (приймача відходів ). СВ інфільтруються крізь зону аерації, у результаті чого на поверхні ґрунтових вод починається процес утворення “ бугра” забруднених вод. Вільна фільтрація продовжується доти, поки потік зі сховища відходів не зімкнеться з обрієм підземних вод. Тривалість вільної фільтрації близько 1-2 років. Разом з ростом “бугра” забруднених вод відбувається їхнє розтікання по обрії ґрунтових вод;
2. змішування змінених із ґрунтовими;
3. рух забруднених вод і розподіл забруднюючих речовин по водоносному обрії. У цей час відбувається формування ділянки забруднення водоносного обрію.
Формування зони забруднення підземних вод – це складні гідродинамічні і фізико – хімічні процеси , що залежать від багатьох факторів.
3.1 Регламентація місткості забруднюючих речовин у промислових накопичувачах
Стічні води, що фільтруються з накопичувача, забруднюють у першу чергу, верхню частину водоносного обрію, потом забруднення поширюється в глибину. У малопотужних обріях забруднюється весь обрій, а в обріях значної потужності - верхня і середня частини. Тому приймається , що змішування стічних вод, що фільтруються з накопичувачів у підземні води, відбувається цілком при потужності шару менш 20 м; на 80 % при 20- 40 м; на 70 % при потужності шару більш 40 м.
Відстань у м (хо), що проходять забруднені води протягом року (365 днів) униз по потоці підземних вод.
, (3.1)де Кф – коефіцієнт фільтрації ,м/добу;
і - гідравлічний ухил;
n- пористість ґрунтів.
Якщо відома відстань (L) від краю полігона до ріки, у яку розподіляються ґрунтові води, то можна визначити, через скількох років забруднення досягає ріки
(3.2)Відстань розподілу забруднюючих речовин нагору по потоці приблизно можна прийняти рівним 100 м, а в бічні сторони 20-200 м , тобто границя розподілу забруднюючих речовин по потоці обмежується нагору за течією і з боків і не обмежується вниз по потоці ґрунтових вод.
Граничний зміст токсичних речовин у промислових рідких відходах у накопичувачі розраховується по формулі
, (3.3)де Сr– гранична місткість токсичні речовини в промислових рідких відходах у накопичувачі, мг/л;
Смах– максимальна задана концентрація токсичної речовини в підземних водах під нагромаджувачем (10 ГДК ), мг/л;
Со–кількість токсичної речовини в ґрунтових водах у природних умовах, мг/л;
m– потужність водоносного обрію, м;
Кm - безрозмірний коефіцієнт, що відображає процес змішування стічних вод з підземними в залежності від потужності водоносного обрію;
L – довжина блоку накопичувача, м;
n– пористість водоносних порід;
W– річний обсяг стічних вод, що скидаються в нагромаджувач, м3;
0,2W– річний обсяг стічних вод, що фільтрується з накопичувача, м3.
Х0 = 365*і*Кф,
де Кф – коефіцієнт фільтрації водоносних порід, м/добу;
і– гідравлічний ухил.
Т = tе +5 – розрахунковий час, по закінченні якого концентрація токсичної речовини в підземних водах не повинна перевищувати значення Сmax
tе – час експлуатації накопичувача (15 – 20 рокiв).
5 – середня кількість років інфільтрації стічних вод після припинення чи експлуатації скидання в сховище рідких відходів.
Якщо
=0, чи якщо зміст забруднюючої речовини в природних умовах дуже маленький, то формула (3.3) буде мати вид: 
Для визначення абсолютно припустимої маси токсичної забруднюючої речовини в накопичувачі
, (3.4)де G – маса токсичної речовини в накопичувачі, кг;
- граничний вміст токсичної речовини в промислових рідких відходах, мг/л;W – річний обсяг стічних вод, що скидаються в накопичувач, м3.
3.1.1 Розрахунок місткості забруднюючих речовин у промислових накопичувачах
Розрахувати Сr та G токсичної речовини (Pb) у промислових рідких відходах у накопичувачі при наступних вихідних даних: ГДК (Pb) = 0,03 мг/дм3 (ГОСТ 2874-82); Сmax=10·ГДК=0,3 мг/дм3; L=550 м; W=5*105 м3; te=15 років; m=20 м; Кm=1; n=0,1; КФ=10 м/добу; і=0,001; С0=0,001 мг/дм3 (мг/л).
Відстань, що проходять забруднені води протягом року (365 днів) вниз за потоком підземних вод визначається за формулою (3.1):
x0=365·і·Кф,
x0=365*0,001*10=3,65 м/рік
Розрахунковий час, по закінченні якого концентрація токсичної речовини в підземних водах не повинна перевищувати значення Сmax: