Способ защиты подземных вод от переноса в них загрязняющих веществ из находящегося выше источника загрязнения Советский патент 1992 года по МПК E02B3/16 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты подземных вод от

загрязнения радиоактивными или высокотоксичными веществами.

Цель изобретения - повышение надежности защиты подземных вод в аварийных ситуациях, экономия подаваемой жидкости и эксплуатационных расходов путем увеличения сопротивляемости перемешиванию чистой и находящейся над ней загрязненной жидкостей.

Пример. Устройство, защищающее подземные воды отфильтрационного и диффузионного переноса стронция-90 из водоема, состоит из слоя крупнозернистого песка, расположенного между двумя экранами, и труб для подачи чистой от стронция- 90 жидкости в нижнюю часть проницаемого слоя и для дренажа его верхней части.

Нижний экран толщиной 60 см выполнен из глины с коэффициентом фильтрации см/с. Глубина безнапорного фильтрационного потока в проницаемом слое не превышает 60 см, что при заданном проектом коэффициенте фильтрации верхнего экрана обеспечивается соответствующей производительностью дренажа проницаемого слоя. Граница загрязненной зоны при постоянной подаче чистой жидкости в нижнюю часть проницаемого слоя находится выше его подошвы на расстоянии 30-40 см, зависящим от расположения труб подачи чистой воды и дренажа. Плотность жидкости в водоеме равна 1,012 г/л.

В качестве чистой от стронция-90 жидкости используют дистиллерную жидкость - отход содового производства, которую обычно в виде дренажного и подземного стоков сбрасывают в реки, имеющую плотность 1,106 г/см и кинематический коэффициент вязкости 0,0134 см2/с.

Подача чистой от стронция-90 жидкости в нижнюю часть проницаемого слоя должна быть восстановлена до того момента, когда концентрация стронция-90 на кровле нижнего экрана достигнет 0,01 % концентрации его в водоеме.

В расчетной схеме в запас надежности принимают следующие допущения. Отсчет времени t аварийного периода ведется от момента прекращения подачи чистой от загрязняющего вещества жидкости. Свободная поверхность безнапорного потока горизонтальна и находится на расстоянии 60 см от нижнего экрана. Граница загрязненной потоком сверху зоны также горизонтальна (за счет разницы плотностей чистой и загрязненной жидкостей) и находится в начальный момент на расстоянии 30 см от нижнего экрана, концентрацию стронция- 90 на ней принимают равной концентрации его в водоеме. Ниже находится чистая (в начальный момент) от стронция-90 жидкость. С учетом гидродинамического режима при возобновлении подачи чистой жидкости требуется, чтобы горизонтальная поверхность, на которой концентрация стронция-90 равна 0,01 % концентрации его

в водоеме, опустилась не более чем на 20 см. Эта поверхность участвует одновременно в двух движениях - переносном и относительном, первое из которых является движением вниз всей поровой жидкости за счет

фильтрации через нижний экран, а второе - за счет диффузионного смещения в поровой жидкости.

При вычислении скорости переносного движения также в запас надежности пренебрегают фильтрационным сопротивлением проницаемого слоя и изменением плотности по вертикали, полагая ее всюду равной плотности чистой от стронция-90 жидкости. Тогда скорость переносного движения постоянна и путь, пройденный в нем за время t, равен

5перен 2,10-7.(60 + 60)х

х 1,106t/(60-0,0134/0,,. В относительном движении путь, прой- денный рассматриваемой поверхность за время t, равен

SOTH 10-JD-t/jr,

где D 1, см2/с - коэффициент диффузии стронция-90 в водонасыщенном песке при отсутствии сорбции.

Сорбцией стронция-90 на песке, уменьшающей скорость диффузионного смещения рассматриваемой поверхности, в данном рассчетё также в запас надежности пренебрегают.

Таким образом

S°™ 10V1,,142-Vt

{0,382-10 Ч,

Допустимое время прекращения подачи чистой от стронция-90 жидкости определяют из условия Зперен + SOTH 20, т.е.

/0,382 t + 3,3 t 20, откуда t 92 сут.

Так как сделанные предположения уменьшают расчетное время, опускания границы до заданной отметки, то реальное время допустимого перерыва в подаче чистой жидкости превышает 92 сут, чем обеспечивается надежность данной расчетной оценки.

Для других перечисленных жидкостей

расчеты производят также, изменяя лишь численные величины плотности и вязкости и, следовательно, допустимое время перерыва подачи чистой от загрязняющего вещества жидкости.

Изобретение позволяет полностью защитить подземные воды от фильтрационного и диффузионного переноса в них загрязняющих веществ. Использование предлагаемого способа в сравнении с известным повышает надежность защиты подземных вод в аварийных ситуациях, а также сокращает требуемое количество чистой от загрязняющего вещества жидкости и эксплуатационные расходы. Кроме того, предлагаемый способ может быть использован для создания временных экранов.

Повышение вязкости подаваемой жидкости позволяет снизить фильтрационные потери этой жидкости через нижний экран, которые могут вызывать или усиливать подтопление окружающей территории.

Формула изобретения 1. Способ защиты подземных вод от переноса в них загрязняющих веществ из находящегося выше источника загрязнения, включающий подачу чистой от этих веществ жидкости и расположенный над экраном проницаемый слой с обеспечением непрерывного в плане заполнениг. ею части перового пространства, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности способа в аварийных ситуациях, экономии подаваемой жидкости и эксплуатационных расходов путем увеличения сопротивляемости перемешиванияю чистой и находящейся над ней загрязненной жидкостей, в проницаемый слой над экраном подают

жидкость с плотностью, превышающей плотность загрязненной жидкости, или (и) повышают вязкость подаваемой жидкости.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что жидкость подают в прерывистом

режиме.

3.Способ по п. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в качестве подаваемой жидкости используют высокоминерализованную

подземную воду.

4.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в качестве подаваемой жидкости используют морскую воду.

5.Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в качестве подаваемой жидкости используют высокоминерализованную сточную воду, содержащую растворенные вещества в концентрациях, допустимых для данной окружающей среды.

6. Способ по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что перед подачей жидкости ее плотность повышают частичным испарением.

7.Способ по пп. 1 и 2, отл ичающий- с я тем, что в качестве подаваемой жидкости используют специально приготовленный раствор веществ-утяжелителей, например хлоридов.

8.Способ по пп. 1-7, отлйчающий- с я тем, что вязкость подаваемой жидкости

повышают растворением в ней полимеров, например жидкого стекла или натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, или полиак- риламида.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты подземных вод от загрязнения радиоактивными или высокотоксичными веществами. Цель изобретения повышение надежности защиты подземных вод в аварийных ситуациях, экономия подаваемой жидкости и эксплуатационных расходов путем увеличения сопротивляемости перемешиванию чистой и находящейся над ней загрязненной жидкостей. В расположенный над экраном проницаемый слой подают чистую от содержащихся в источнике загрязнения загрязняющих веществ жидкость. Подачу производят в непрерывном или прерывистом режиме с обеспечением непрерывного в плане заполнения части порогового пространства, при этом плотность подаваемой жидкости превышает плотность фильтрующейся сверху загрязненной жидкости, или (и) повышают вязкость подаваемой жидкости-. В качестве жидкости с повышенной плотностью используют либо высокоминерализованную подземную воду, либо морскую воду, либо высокоминерализованную сточную жидкость, содержащую растворенные вещества в концентрациях, допустимых для данной окружающей среды. Также можно подавать жидкость, полученную частичным испарением перечисленных жидкостей или специально приготовленный раствор веществ-утяжелителей, например хлоридов. Вязкость подаваемой жидкости повышают добавлением в нее растворов полимеров, в качестве которых возможно использование водных растворов жидкого стекла, натриевой соли карбоксиметилцел- люлозы, полиакриламида. 7 з.п.ф-лы. (Л С

I 4D