2.5. Определение степени загрязнения водоносного пласта при разовом воздействии фактора загрязнения

Условие задачи: При бурении вертикальной скважины с применением промывочной жидкости, содержащей добавку поверхностно– активного вещества – сульфанола, произошел в пределах водоносного пласта аварийный сброс бурового раствора.

Требуется определить:

1. предполагаемую конфигурацию и размеры ореолов загрязнения в водоносном горизонте на время t₁, t₂, и t₃ после аварийного сброса;

2. степень разбавления загрязняющего потока по состоянию на время t₁, t₂, и t₃;

3. интервал времени t₄, после которого концентрация сульфанола в водоносном пласте достигнет ПДК, т. е. санитарной нормы.

Исходные данные:

1. Водоносный горизонт представляет собой песчаниковый коллектор с эффективной пористостью

Пэф = 3,2%;

2. Мощность водоносного горизонта

Н = 5 м;

3. Скорость потока в водоносном горизонте

V = 1,5 см/сек = 0,015 м/сек;

4. Скорость естественного рассеяния (диффузии) загрязняющего вещества

V₀ = 0,1 см/сек = 0,001 м/сек;

5. Объем аварийного сброса (утечки)

Q = 2,5 м³;

6. Концентрация загрязняющего вещества (сульфанола) в промывочной жидкости

С = 1,5%;

7. Условная ПДК для загрязняющего вещества = 0,02 мг/л;

8. Время t₁ = 1 час = 3600 сек;

Время t₂ = 4 часа = 14400 сек;

Время t₃ = 8 часов = 28800 сек;

1. Определим положение границы ореола на время t₁, t₂, t₃:

М1 = (V0 + V)· t1 = (0,015 + 0,001) м / сек  3600 сек = 57,6 м;

М2 = (V0 + V)· t2 = (0,015 + 0,001) м / сек  14400 сек = 230,4 м;

М3 = (V0 + V)· t3 = (0,015 + 0,001) м / сек  28800 сек = 460,8 м;

Найдем значения b₁, b₂, b₃ и а₁, а₂, а₃:

b₁ = V₀· t₁ = 0,001 м / сек  3600 сек = 3,6 м,

b₂ = V₀· t₂ = 0,001  14400 = 14,4 м,

b₃ = V₀· t₃ = 0,001  28800 = 28,8 м,

а₁ = V· t₁ = 0,015  3600 = 54 м,

а₂ = V· t₂ = 0,015  14400 = 216 м,

а₃ = V· t₃ = 0,015  28800 = 432 м.

b₁

b₂

b₃

Построим границы ореола загрязнения на время t₁, t₂ и t₃.

Измерив площади этих ореолов – S₁, S₂, S₃, получим:

S₁ = 450,24 м²,

S₂ = 6456 м²,

S₃ = 26941 м².

2. Рассчитаем степень разбавления (N) загрязняющего вещества в ореолах водоносного горизонта на t₁, t₂, и t₃:

для t₁,

,

для t₂,

,

для t₃,

.

Далее рассчитывается концентрация загрязняющего вещества в ореолах по состоянию на t₁, t₂, и t₃ при плотности бурового раствора 1,5 г/см3. Для этого концентрацию загрязняющего вещества переведем в мг/л:

С мг/л = С % × 1,5 × 104 = 1,5 % × 1,5 × 104 = 22500 мг / л.

Определим концентрацию сульфанола в ореолах в мг / л:

По полученным результатам построим график зависимости концентрации загрязняющего вещества в водоносном горизонте от времени.

С_n

Уровень ПДК

t_n

По графику видно, что концентрация загрязняющего вещества достигнет нормы приблизительно через 17 часов.

Список литературы

1. Экология: учеб.пособие для вузов / А.И. Ажгиревич [и др.]; под ред. В.В. Денисова. – Изд. 3-е, испр. и доп. – М. [и др.]: МарТ, 2006. – 767 с.: a-ил.

2. Маринченко А.В. Экология : учеб. пособие : для вузов по техн. направлениям и специальностям / А.В. Маринченко. – М.: Дашков и К, 2006. – 331 с.: a-ил.

3. Коробкин В.И. Экология : учеб. для вузов / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. – Изд. 10-е. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. – 571 с.: ил.

4. Денисов В.В. Экология / В.В. Денисов, В.В. Гутенев, И.А. Луганская. – М.: Вуз. кн., 2006. – 726 с.: ил.

5. Федоров В.В. Люминесцентные лампы. М.: Энергоатомиздат, 1992.

6. Постановление мэра г. Иркутска №031-06-2087/4 от 27.12.04. «Об утверждении норм накопления твердых коммунальных отходов на территории г. Иркутска».

7. Ушаков К.З., Груничев Н.С., Архипов Н.А. Основы проектирования вентиляции горных предприятий: Учебное пособие. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. – 96 с.

8. Филиппова Л.А. Экология. Программа, контрольные работы и методические указания для студентов заочной формы обучения / Л.А.Филиппова. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005. – 24 с.