3.14.2. Прогноз загрязнения грунтовых вод вблизи хранилищ жидких отходов

Время смыкания уровня грунтовых вод со сточными водами, фильтрую­щимися с поверхности, для условий однородного строения зоны аэрации и постоянного уровня сточных вод в хранилище определяется по формуле:

Раздел 3. Водная среда города 151

где Н_о — глубина слоя сточных вод в хранилище, м; к, т' — коэффициент фильтрации и мощность пород зоны аэрации, м; п — пористость.

Как следует из приведенной формулы, время проникновения фильтрата до уровня грунтовых вод зависит от фильтрационных свойств пород зоны аэрации. Обычно это очень небольшой период. Так, при к > 0,5 м/сут. он не превышает нескольких суток даже при относительно больших мощностях зоны аэрации (т' > 10 м); при к < 0,01 м/сут. он возрастает до нескольких сотен суток.

При многослойном строении зоны аэрации и значительном различии слоев по проницаемости для расчетов применяются более сложные формулы. Од­нако во всех случаях время проникновения загрязнения в грунтовые воды определяется движением в наиболее проницаемом слое.

Если при сбросе сточных вод с постоянным расходом Q на поверхность площадью F приведенный расход q = Q/F меньше или равен коэффициенту фильтрации к пород подстилающего слоя, то сбрасываемые сточные воды полностью фильтруются, не образуя на поверхности земли столба сточных вод. В этом случае время достижения сточными водами уровня грунтовых вод может быть определено по формуле:

. _ п- т

Если пропускная способность подстилающего слоя меньше приведенно­го расхода сбрасываемых сточных вод q > к, то на поверхности земли образу­ется слой воды. В этом случае время фильтрации сточных вод с поверхности земли до уровня грунтовых вод определяется по формуле:

m' - n)'k , /(1 ~ «)²-A:² , ^

После попадания сточных вод в водоносный горизонт они движутся по пласту, смешиваясь с грунтовыми водами. Скорость движения загрязненных вод вниз по потоку при их фильтрации из хранилища вытянутой формы оце­нивается по формуле:

^V 2тп п

где q — фильтрационные потери на единицу длины хранилища, м²/сут.; v,— скорость фильтрации естественного потока подземных вод, определяемая из соотношения v, = к • і, где к — коэффициент фильтрации водоносного гори­зонта, / — градиент уклона потока.

Для хранилища круглой или изометрической формы расстояние х, на которое произойдет перемещение загрязненных вод по пласту за время / под

152 Экология города

в лиянием фильтрационных потерь из хранилища (?_ф и естественного движе­ния подземных вод со скоростью v_e, определяется по формуле:

где R_k — радиус хранилища.

3.14.3. Самоочищение подземных вод

Кроме ведущего процесса — фильтрации, определяющего продвиже­ние загрязняющих веществ в подземные воды, в породах проявляются про­цессы их сорбции, диффузии в слабопроницаемые отложения, деструкции органических загрязнителей и некоторые другие, которые ведут к сниже­нию их концентрации, обусловливая тем самым как бы самоочищение подземных вод.

Под самоочищением природных вод понимают всю совокупность при­родных процессов в загрязненных водах, направленных на восстановление их первоначального состава и свойств. В подземных водах к их самоочище­нию приводят химическое и биохимическое окисление в водной массе и во-довмещающих породах, процессы сорбции и ионного обмена, которые как бы локализуют очаги загрязнения.

Для количественной оценки процесса самоочищения в подземных водах используют уравнение:

К= l//ln( C₀/C_t),

где К — суммарная константа скорости самоочищения, 1/сут.; / — время очищения, сут.; C₀,C_t— начальная и конечная концентрация загрязняющего вещества.

При наличии сети наблюдательных скважин и статистически обеспе­ченных результатов гидрохимического анализа оценку интенсивности про­цессов самоочищения проводят балансовым методом с использованием уравнения

dm/dt — А — km ,

где т — общая масса загрязняющего вещества в зоне загрязнения, кг; А — скорость поступления загрязняющего вещества, кг/сут., (оценивается расчет­ным методом или по данным предприятия — источника загрязнения); к — суммарный коэффициент скорости самоочищения, сут."¹.

Расчет коэффициентов самоочищения для ряда веществ-трассеров раз­личных источников загрязнения подземных вод дает величину в пределах 0,00020—0,00045 1/сут. Таким образом, интенсивность процесса самоочище­ния в подземных водах на три порядка ниже, чем в поверхностных.

Особенно важны контроль и изучение кинетики самоочищения подзем­ных вод в районах городских свалок и полигонов складирования отходов.