Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Задача 5
|
|
«Определение степени загрязнения водоносного пласта при разовом воздействии фактора загрязнения» (из учебных материалов проф. В.А. Филонюка).
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 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, %;
Мощность водоносного горизонта Н, м;
3. Скорость потока в водоносном горизонте V, см/сек;
4. Скорость естественного рассеяния (диффузии) загрязняющего вещества V0, см/сек;
5. Объем аварийного сброса (утечки) Q, м3;
6. Концентрация загрязняющего вещества (сульфанола) в промывочной жидкости С, %;
7. Условная ПДК для загрязняющего вещества, мг/л.
Решение
Таблица 11. Исходные данные для расчета
| Параметры водоносного пласта | Ед. изм. | Номер задания |
| Мощность пласта, Н | м | |
| Эффективная пористость, Пэф | % | 3, 8 |
| Скорость потока, V | см/сек | 1, 5 |
| Скорость диффузии V0 | см/сек | 0, 2 |
| Объем аварийного выброса, Q | м3 | 1, 5 |
| Концентрация загрязняющего вещества, С | % | 2, 5 |
| Интервалы времени, t1 t2 t3 | час час час | |
| Условные ПДК | мг/л | 0, 01 |
При решении делаем допущение, что загрязнение водоносного горизонта происходит по всей мощности одновременно, при V> V0 . Решение сопровождаем рисовкой схемы положения ореолов загрязнения в плане и построением графика зависимости концентрации загрязняющего вещества от времени.
1. Определим концентрацию и размеры предполагаемых ореолов загрязнения в различные моменты времени (t1, t2, и t3). Для этого необходимо графически изобразить степень удаления фронта загрязнения от ствола скважины, который на плане обозначается точкой СКВ. Положение границы ореола на время t1 в направлении стока определяем приближенно из расчета
М1= (V0+ V1)· t1, и на плане в соответствующем масштабе откладываем это расстояние в виде прямой линии.
М1=(0, 2+1, 5)*3600=6120 см = 61, 2 м
М2=(0, 2+1, 5)* 18000 =30600 см = 306 м
М3=(0, 2+1, 5)*61200 =104040 см=1040, 4 м
В поперечных стоку направлениях положение границ ореола определяем по концам векторов, являющихся гипотенузами прямоугольных треугольников, в которых длины сторон (катетов) будут соответственно равны:
b=V0*t, a=V*t
соединив концы векторов, окантуриваем приближенно, с учетом диффузии, границу ореола загрязнения на время t1. Подставляя в те же расчеты t2 и t3, можно получить размеры и конфигурацию соответствующих ореолов загрязнения.
b1 =0, 2*3600=720 см=7, 2м
b2 =0, 2*18000=3600 см=36м
b3 =0, 2*61200=12240см=122, 4м
а1 =1, 5*3600=5400см=54м
а2 =1, 5*18000=27000см=270м
а3 =1, 5*61200=91800см=918м
Далее, на миллиметровке строим план рассчитанных ореолов загрязнения, на котором графически измеряем площади этих ореолов - S1, S2, S3.
S1=М1*b1 =61, 2*7, 2=440, 64м2
S2= М2*b2 =306*36=11016м2
S3= М3*b3 =1040, 4*122, 4=127344, 96м2
Все длины векторов переводим в метры согласно выбранному масштабу, а площади в квадратные метры.
2. Рассчитываем степень разбавления (N) загрязняющего вещества в ореолах водоносного горизонта на t1, t2, и t3:
для t1,
,
67, 98
для t2,
,
1675, 4
для t3,
19357, 43
Далее рассчитываем концентрацию загрязняющего вещества в ореолах по состоянию на t1, t2, и t3 при плотности бурового раствора 1, 5 г/см3. Для этого концентрацию загрязняющего вещества (она дана в процентах) необходимо перевести в мг/л по формуле:
С мг/л=С % *1, 5*104 = n*104 мг/л.
C мг/л=2, 5 % *1, 5*104 = 3, 75*104 мг/л.
Затем определяем концентрацию сульфанола в ореолах в мг/л. Она будет равна соответственно:
;
;
По полученным результатам строим график зависимости концентрации загрязняющего вещества в водоносном горизонте от времени. И определяем интервал времени, через который уровень загрязнения в водоносном горизонте придет к санитарной норме, т.е. к ПДК.
Рисунок 1. Расчетная схема положения ореолов загрязнения водоносного пласта
Рисунок 2. График зависимости концентрации загрязняющего вещества от времени
Список литературы
1. Экология: метод. Указания по выполнению контрольной работы студентами заочной формы обучения/сост.: С.В. Захаров, А.В. Голодкова. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. – 54 с.
2. 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.
3. 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.
4. Коробкин В.И. Экология: учеб. для вузов / В. И. Коробкин, Л. В. Передельский. - Изд. 10-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2006. - 571 с.: ил.
5. Розанов С. И. Общая экология: учеб. для вузов по дисциплине " Экология" для техн. направлений и специальностей / С. И. Розанов. - Изд. 6-е, стер. - СПб. [и др.]: Лань, 2005. - 288 с.: ил.
6. Федоров В.В. Люминесцентные лампы. М.: Энергоатомиздат, 1992
7. Постановление мэра г.Иркутска № 031-06-2087/4 от 27.12.04. «Об утверждении норм накопления твердых коммунальных отходов на территории г. Иркутска».
8. Ушаков К.З., Груничев Н.С., Архипов Н.А. Основы проектирования вентиляции горных предприятий: Учебное пособие.- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006.-96 с.
9. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. Л., Гидрометеоиздат, 1986.
10. Тимофеева С.С., Шешукова Ю.В. Экология: Учебное пособие. Иркутск, 2001.