Расчет контура растекания сточных вод

В гидродинамическом отношении поглощающие горизонты всегда залегают в зоне затрудненного водообмена, для которой характерны низкие скорости движения подземных вод, которыми при расчете можно пренебречь. Исключение составляют поглощающие горизонты, гидродинамически взаимосвязанные с активно обводняющимися разрабатываемыми залежами углеводородобв. В таких поглощающих горизонтах скорость движения пластовых вод должна учитываться.

Расчет увеличения пластового давления в поглощающем горизонте вследствие закачки сточных вод

При закачке вод в отдельно стоящую скважину или несколько близко расположенных друг от друга скважин, которые могут быть заменены одной укрупненной скважиной, увеличение давления в любой точке неограниченного в плане поглощающего горизонта рассчитывается

ШИРОКИЙ СПЕКТР ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ МАССОПЕРЕНОСА

12. Методика проведения гидрогеологических работ на полигонах закачки промстоков при различных стадиях разведки (составления заключения, разведки и опытно-промышленной эксплуатации).

Контролю за подземным захоронением СВ придается особое значение, так как этот способ нейтрализации применяется в исключительных случаях, когда неприменимы традиционные методы очистки и обезвреживания при соблюдении целого ряда специальных требований и условий.

Глубокие водоносные горизонты, в которые осуществляется сброс сточных вод, перекрывающие их флюидоупоры, вышележащие водоносные горизонты, воды которых могут использоваться в хозяйстве или просто иметь связь с поверхностью, представляют собой часть природной системы, практически недоступной для непосредственного обследования и наблюдения. Исходные данные о геологической среде и ГГ обстановке могут быть известны только с некоторой долей неопределенности, их моделирование производится также с целым рядом допущений и упрощений.

• Основными параметрами контроля явл давление и Vзакачки, которые не должны превышать установленных пределов, а также хим состав СВ и их физ хар-ки.

• Давление и V должны фиксироваться непрерывно, как на подающих насосах, так и на устье поглощ скв, чтобы искл порывы и нарушения в подающих трубопроводах.

• Периодический контроль должен вестись за такими показателями сточных вод, от которых прежде всего зависит устойчивость эксплуатации. В первую очередь необходим контроль за содержанием мелкодисперсных взвешенных твердых веществ и нефтепродуктов, вызывающих в основном кольматацию пласта.

• Результаты закачки СВ должны фиксироваться показывающими и самопишущими приборами, заноситься в журнал закачки или компьютер. Кроме того, должна быть предусмотрена сигнализация о приближении или достижении критических значений контролируемых параметров.

• Контроль состояния геол среды подразделяется на следующие основные виды:

гидродинамический контроль - оценка состояния полей напоров в поглощающих пластах и контролируемых горизонтах;

гидрогеохимический - определение изменений состава пластовых вод, компонентов сточных вод и физико-химических показателей коллекторов;

геофизический контроль -оценка изменений физических полей в недрах, включая температурное поле, электро сопротивлений жидкостей, сейсмических эффектов.

• Подготовка стоков перед закачкой производится для обеспечения стабильного приема поглощающим горизонтом необходимых объемов сточных вод в течении длительного времени при оптимальных давлениях нагнетения.

• степень очистки стоков перед закачкой диктуется поглощающей способностью пласта-коллектора.

• Несмотря на подготовку стоков к закачке, в процессе эксплуатации нагнетательных скважин происходит постепенное засорение призабойной зоны, что приводит к снижению приемистости и росту устьевого давления. Поэтому в скважинах проводятся работы по восстановлению приемистости. В карбонатных коллекторах приемистость восстанавливается довольно просто с помощью СКО. В терригенных породах для восстановления приемистости применяют промывку скважины, обработку различными кислотами (соляной, фтористо- водородной, уксусной), гидравлический разрыв пласта давлением пороховых газов, повторную перфорацию, торпедирование.

До начала работ по опытной или промышленной закачке в условиях стационарного режима во всех скважинах должны быть зарегистрированы термограммы (ГИС). По распределению геотермической ступени или градиента могут быть уточнены и выделены пласты-коллекторы и покрышки.

Моделирование контаминационных процессов является сложнейшей задачи, решение которой требует участия высококвалифицированных специалистов-гидрогеологов. Отметим, что необходимость прогнозного обоснования закачек промстоков в значительной мере стимулировала во всем мире развитие теоретических основ и практических методов моделирования геомиграционных процессов.

Жидкие радиоактивные отходы являются одним из наиболее сложных типов пром стоков, закачиваемых в под воды. Они требуют наиболее тщательного подхода к обоснованию прогнозов их распр. Это связано с одной стороны с тем, что такие отходы, как правило, остаются опасными для человека в течение сотен и даже тысяч лет, а с другой стороны именно эти отходы хар-ся широким развитием связанных процессов.

Особенности мониторинга связных процессов, развивающихся при закачке токсичных и радиоактивных стоков в подземные воды, связаны с тем, что период прогнозов может составлять сотни и тысячи лет, а наблюдения ведутся только в период закачки, который составляет годы или в  лучшем случае первые десятки лет.

Полигон подземного захоронения жид пром отходов АО "Пигмент" (г. Тамбов). Полигон подз захоронения жид промышленных отходов ОАО "Волжский Оргсинтез" (г. Волжский)

К 12 вопросу. РИСУНОК!! Схема полигонов – нагнетательные скважины, наблюдательные скважины на сопредельные пласты, наблюд СКВ на слои покрышки – всё что входит в мониторинг. Насосные станции, пруды для подготовки этих промстоков, всё, что используется для закачки

При различных стадиях разведки – документы выдаются госуд значения. Прежде всего надо составить основные геологические документы, чтобы обосновать место оптимальное для закачки – предварительная стадия. В течение 20-30 лет

Стадия разведки. Гидродинам параметры, ОФР, оп-миграц параметры, оПР оп промышл работы, по декларации работы

Стадия эксплуатации - Эксплуатационные наблюдения, наблюдение за куполом закачиваемых стоков.

Чем далее по стадиям, тем сложнее работы. Особенно важно определение пористости и приемистости пласта.

13. Водопритоки в горные выработки. Устройство противофильтрационные завесы (ПФЗ) и дренажа на карьерах и шахтных полях.

ЗАЩИТА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ОТ ПОД И ПОВ ВОД СНиП 2.06.14-85

Нормы распространяются на проектирование защиты от подземных и поверхностных вод горных выработок с применением водопонижения, водоотлива, ПФЗ и регулирования поверхностного стока. При открытой и подземной разработках месторождений твердых полезных ископаемых.

. При проектировании необходимо исходить из того, что защита горных выработок должна:

• предотвращать притоки воды в выработки,

• предупреждать прорывы воды в выработки;

• препятствовать опасному разрушению водой горных пород,;

• обеспечивать организованный отвод поверхностных и рудничных вод к местам их сброса;

• не допускать угрожающего водоснабжению истощения ресурсов подземных вод и их загрязнения;

Выбор видов и систем зашиты горных выработок, типов защитных сооружений, устройств и мероприятий должен учитывать изменяющиеся с течением времени, по мере разработки месторождения, производственные и природные условия, форму и размеры защищаемого пространства.

Системы защиты, их развитие, конструкции защитных сооружений и устройств, защитные мероприятия должны быть взаимоувязаны с методами разработки месторождения.

Противофильтрационные завесы допускается предусматривать в качестве основного средства для предотвращения поступления подземных вод в горные выработки.

Материалы изысканий должны содержать:

• гидролого-метеорологические данные;

• топографические планы района месторож в м-бах, устанавливаемых проектной организацией;

• х-ку геол стр, тект нарушенности толщ, неотектоники, сейсм усл и особых усл (ММП, карста, оползн явл) ;

• геологические разрезы и профили;

• х-ку ГГ условий, ИГ х-ку и сведения о физ-мех св-вах ГП; сведения о водонос споях, источниках и областях их питания и разгрузки, вз/зи между ними и с пов водами, их хим составе, t°;

• данные о фильт св-вах пород, опред-ые с помощью опыт откачек и с учетом схематизации ГГ усл;

• карты распространения водоносных слоев, рельефа их кровли и подошвы, а также гидроизогипс и гидроизольез

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ОТКРЫТЫХ ВЫРАБОТОК - КАРЬЕРОВ

В проектах защиты открытых выработок следует предусматривать:

• внешние сооружения и мероприятия для регулирования поверхностного стока на территории, прилегающей к карьеру (разрезу):

• внутрикарьерные устройства и мероприятия, рассчитанные на приток подземных вод, поступающих в карьер— внутрикарьерные скважинные и иглофильтровые водопонизительные установки, местный тампонаж горных пород, дренажи, пригрузки откосов:

• внешние водоотводящие устройства для сброса карьерных вод.

При необходимости для устойчивости бортов выработок, сокращения притока подземных вод в карьер в проекте следует предусматривать внешние водопонизительные системы или противофильтрационные завесы.

• Кольцевые водопонизительные системы следует предусматривать при распространении водоносных толщ на всем защищаемом участке и за его пределами.

• Линейные водопонизительные системы следует проектировать для перехвата одностороннего подземного потока со стороны водоема (водотока) или по пласту, имеющему выраженный уклон в сторону защищаемого участка

При проектировании выполняемой в несколько этапов системы защиты карьера (разреза) необходимо предусматривать:

• до начала строительства карьера (разреза) — ввод в действие внешних сооружений и устройств для регулирования поверхностного стока и водоотвода

• В этот же период при проектировании системы защиты должны быть обеспечены опережающее развитие понижения уровня подзем вод или опережающие противофильтрационные устройства

к моменту сдачи карьера в эксплуатацию — готовность сооружений и устройств, обеспечивающих защиту горных выработок до достижения полной проектной производительности карьера (разреза),

в процессе эксплуатации карьера — последовательный ввод в действие сооружений и устройств и проведение мероприятий, запроектированных в системе защиты и обеспечивающих постоянное опережение по отношению к горным работам развития понижения уровня подземных вод или противофильтрационных устройств на срок, предусмотренный в проекте.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК

В проектах защ подз выраб в зав-ти от местных условий в пределах шахт следует предусматривать испол:

• в качестве подз дренажа — самих защищаемых выработок с уст-ом в них дренажных канавок;

• вертикальных, горизонтальных и наклонных самоизливающихся скважин, забуриваемых, задавливаемых из самих защищаемых выработок, дренажных выработок и из спец ниш и камер;

• сквозных фильтров, забуриваемых с пов-ти и сбиваемых с самими защищаемыми или дренажными выработками:

• скважин, оборудованных насосами и устраиваемых с поверхности или из подземных выработок; иглофильтров в подземных выработках; противофипьтрационных завес (тампонажа горных пород);

• соответствующих сооружений и мероприятий для регулирования поверхностного стока, включая воды, скапливающиеся в мульдах сдвижения земной поверхности,

Допустимую величину притока воды в подготовительные и очистные выработки на месторождениях полезных ископаемых следует принимать исходя из опыта строительства и эксплуатации шахт в аналогичных условиях.

ДРЕНАЖ

В проектах систем защиты горных выработок от под вод следует предусматривать применение пластовых, траншейных, трубчатых дренажей и подземных дренажных выработок (галерейных дренажей).

Пластовые дренажи следует предусматривать в открытых выработках для предотвращения суффозионного выноса и разрушения горных пород, когда нельзя или экономически нецелесообразно полностью предотвратить высачивание под вод через откосы, а также для дренирования внутренних отвалов.

ПФЗ

В системах защиты горных выработок следует предусматривать ПФЗ: свайные, траншейные, тонкие щелевые, инъекционные, льдопородные.

Выбор типа и параметров противофильтрационной завесы следует производить исходя из ИГ и ГГ условий в районе защищаемого от подземных вод объекта, результатов фильтрационных расчетов и при необходимости — расчетов на силовые воздействия.

Завесы должны полностью прорезать водоносные породы и заглубляться в водоупорные породы на глубину, определяемую х-ром контактной зоны, состоянием водоупорных пород и действующим напором на завесу, но не менее чем на 1 м при хорошо выраженной границе слоев.

Применение несовершенных (не доходящих до водоупора) завес должно быть обосновано фильтрационными и технико-экономическими расчетами

При проектировании ПФЗ необходимо обосновывать расчетами фильтрационную устойчивость завесы, ее сохранность на протяжении всего проектного срока службы и устойчивость воспринимающего напор на завесу массива горных пород.

Притоки подземных вод через завесу, доведенную до водоупора, допускается определять по формулам исходя из величины перепада напора с верховой и низовой сторон ПФЗ. При сложных ГГ условиях площадки строительства или сложных очертаниях выработок параметры фильтрационного потока следует определять моделированием. Фильтрационные расчеты завес следует уточнять по данным опытно-производственных работ. В проекте следует предусматривать прием подземных вод, фильтрующихся через завесу, внутри-карьерными (внутришахтными) водопонизительными устройствами и водостоками.

14. Методика и требования к необходимым гидрогеологическим параметрам при оценке «барражного эффекта» при строительстве

Деформации природной среды, вносимые застройкой и хозяйственной деятельностью могут быть различными и достаточно разнообразными: подтопление грунтовыми водами в связи с ухудшением условий дренирования; развитие карста и суффозионных процессов; неравномерная осадка зданий и сооружений; изменение рельефа, вызывающее изменения условий инфильтрации; активизация склоновых и оползневых процессов; изменение режима влажности в корнеобитаемой зоне.

На территории городов сложных во всех отношениях (геоморфологическом, геологическом, гидрогеологическом и инженерно-геологическом) необходимо на всех стадиях проектирования прогнозировать изменение уровней грунтовых вод, баланса существующих водоемов, расход дренажного стока, качество подземных и поверхностных вод, гидравлический режим поверхностных водотоков. Наиболее эффективно эти задачи решаются методом математического моделирования.

В Системе нормативных документов в строительстве, в частности в разделе Московские городские строительные нормы четко декларируется положение о том, что “для условий неоднородного фильтрационного потока, сложного очертания контуров питания и водоприемного фронта и т.п. расчет водопонизительных систем следует производить с использованием моделирования или других специальных методов”.

Математические модели разрабатываются индивидуально для каждого конкретного объекта строительства с учетом разнообразия всего комплекса природных условий, включая геоморфологическое положение, геологический разрез, гидрогеологические условия.

Размер модели определяется величиной области формирования потока. Границы моделируемой области заведомо должны быть удалены от объекта строительства на расстояние большее, чем 3 его геометрических размера.

Внешние граничные условия для моделей выбираются с учетом формирования потоков подземных вод и выбираются на основе анализа геоморфологических условий, наличие частного водосборного бассейна и картины уровненной поверхности (на основе данных регионального моделирования) и наличия фактического материала. Также граничными условиями служат реки, водоемы, пруды, родники, естественно, если они имеются в наличии в пределах моделируемой территории.

Особым моментом в решении обратной задачи на модели является точность ее калибровки, которая отличается особой детальностью.

Для моделирования “барражного эффекта” в пределах пятна подземной части здания принимается нулевое значение проводимости водоносных горизонтов. Для оценки барражного эффекта решается стационарная геофильтрационная задача, позволяющая получить решение на неограниченный период времени

Требования к первичным материалам для оценки влияния строительства на гидрогеологические условия:

• Фильтрационные параметры (коэффициент фильтрации) должны быть получены не только по анализам на образцах, но и по результатам опытно-фильтрационных работ;

• Сведения о глубинах и абсолютных отметках уровней подземных вод всех водоносных горизонтов, включая верховодку, должны быть актуальны во времени;

• Наличие единовременных замеров уровней подземных вод в скважинах (не менее трех, расположенных за границами территории объекта строительства, на расстоянии не менее трех его максимальных линейных размеров вверх и вниз по потоку подземных вод;

• Данные наблюдений за режимом уровней как минимум за год ;

• Геологические и инженерно-геологические разрезы;

• Проект организации строительства должен обязательно содержать сведения о подземном контуре сооружения (-ий) –план и степень заглубления его фундамента

• Детальность карт должна соответствовать 1:1000 или 1:2000 масштабам

• Сведения о предполагаемом строительстве на сопредельной с объектом территории

Очевидно, что величина подпора в существенной степени зависит от масштаба строительства и от градиента потока подземных вод, определяемого фильтрационными свойствами.

Таким образом, система моделирования недр города является эффективным средством при принятии решений, связанных с оценкой влияния строительства. Особое значение это имеет и при разработке Генеральных планов городов, и на уровне проектов отдельных его районов и сооружений. Прогнозирование с применением компьютерных информационных систем позволяет избежать неблагоприятных последствий, связанных с использованием подземного пространства. Тем не менее, разработка и реализация подобных моделей и инженерных решений, принимаемых на основании их использования, связана с определенными сложностями, обусловленными отсутствием детальной методики построения моделей, неравномерности информационного обеспечения различных объектов, недостаточного количества материалов гидрогеологических исследований.

15. Гидрогеологические исследования и оценка водопонижения при строительстве (13)

К 15 вопросу. условия для не затопления – работы по понижении. Чтобы правильно посчитать, нудно прогнозировать приток в котлован и определить правильно, обоснованные параметры.